Vatten Täcker ca 70% av jordens yta  Volym? Viktigt för regleringen av jordens temperatur Vitalt för de flesta former av liv Människokroppen består till största delen av vatten Bilden tagen av flagstaffotos.com.au

Vattnets densitet (täthet) ∙Vatten har störst densitet (täthet) vid +4°C. ∙Därför blir det inte kallare än +4°C på botten av en sjö. ∙Tack vare detta kan fiskar överleva på vintern även om sjön är täckt av is.

Vattnets egenskaper Vattnet har: hög ytspänning är ett bra och viktigt lösningsmedel

Ytspänning ∙Vatten har hög ytspänning (en seg ”hinna” bildas av vattenmolekylerna på ytan). Ytspänningen gör så att t.ex. en skräddare kan springa på vattnet.

Lösningsmedel ∙Vatten är också ett bra lösningsmedel, vilket har stor betydelse för hur t.ex. växter kan suga upp näring ur jorden, och vårt blod kan transportera runt näring och avfall i kroppen.

VATTNETS TRE FASER Vatten finns i tre faser: ∙fast (is), ∙flytande (vatten) och ∙gas (vattenånga). ∙När vatten går från fast till flytande och gas, rör sig vattenmolekylerna mer och mer.

Fasövergångar Vatten kan som bekant förekomma i tre olika faser  Fast  Flytande  Gas Det som bestämmer övergångarna är energin hos de enskilda molekylerna Värme orsakar vibrationer hos molekylerna 

Frysning Densiteten för vatten är högre för lägre temperaturer  Eftersom vibrationerna för de enskilda molekylerna minskar får man plats med mer molekyler per volymenhet Fallande Temperatur

Frysning Kristallstrukturen för is kräver dock ett visst avstånd och en viss konformation mellan vattenmolekylerna  Detta för att anta optimal vätebindningsform  Detta avstånd gör att densiteten för vatten i fast form är lägre än för flytande from vid låga temperaturer Ovanligt Vatten har som högst densitet vid 4°C Vatten expanderar vid frysning Frysning

Fast fas - Is Beskriv molekylernas rörelser

Flytande fas - Vatten Beskriv molekylernas rörelser

Gasfas - Vattenånga Beskriv molekylernas rörelser

Löslighet, vätebindningar Vatten i flytande form består av molekyler bundna till varandra med starka polära bindningar Detta innebär att vatten gärna löser andra polära ämnen

Lösning av Polära Molekyler Inte bara vattenmolekylen kan ha en polarisering av sina elektroner  Många vanligt förekommande molekyler är polära Vatten är ett bra lösningsmedel för dessa

Polariteten hos ett ämne anger hur stor skillnaden i elektrisk laddning är mellan olika delar av molekylen/saltet. Ett salt, som ju består av positiva och negativa joner, är polärt. Exempel:NaCl som består av Na+ och Cl- är starkt polärt. Vatten, H2O, är en vinklad molekyl där elektronerna är förskjutna mot syret. Vatten är därför en molekyl med övervägande negativ laddning vid syret och övervägande positiv vid vätena. Vatten är därför ett polärt ämne. Polära och opolära ämnen

Koltetraklorid, är en helt symmetrisk molekyl utan nämnvärda laddningsförskjutningar. Därför är koltetraklorid ett opolärt ämne. En viktig generell regel säger att "lika löser lika". Det betyder att polära ämnen såsom salter, socker osv löser sig i vatten. Opolära ämnen såsom fett mm löser sig i t ex bensin, som är ett opolärt lösningsmedel.

Vattnets kretslopp ∙Vattnets kretslopp sker genom att vatten avdunstar från sjöar, hav, växter och mark, stiger upp i luften där det kondenserar och faller ner som regn eller snö igen. ∙En del av vattnet rinner ner under jorden och blir till grundvatten. ∙Grundvattnet är oftast mycket rent och kan användas som dricksvatten.

Vattnets kretslopp forts.

Vatten, H 2 O  Är neutralt  Har pH 7  Innehåller lika många H+ som OH-

Neutralisation av en syra med hjälp av en bas Man kan neutralisera en syra med hjälp av en bas. T.ex. HCl +NaOH  H + +Cl - +Na + +OH -  NaCl +H 2 O Ett salt och vatten bildas Gränsen för neutral lösning är hårfin Då finns lika många vätejoner som hydroxidjoner

H 2 O H + + OH - Vatten består av lika delar H+ och OH- Vid neutralisering slår H + från syran ihop sig med OH - från basen och bildar vatten

NEUTRALA LÖSNINGAR Om man blandar en sur och en basisk lösning i lämpliga mängder, får man en lösning som varken är sur eller basisk. En sådan lösning kallas neutral. Experiment sid.49

H + H + H + OH - OH - OH - Sur lösning Basisk lösning (innehåller vätejoner) (innehåller hydroxidjoner) Om de blandas H + + OH - = H 2 O Syra + Bas = neutral lösning (om nu det är lika många H + som OH - )

Neutralt När de sura och basiska egenskaperna tar ut varandra så att de försvinner sägs en lösning vara neutral. Rent vatten, destillerat vatten, är neutralt. Kranvatten är svagt basiskt. Enligt Stockholm vatten har kranvattnet pH 8,5. delvis för att vattenledningsrören, vanligtvis kopparrör, inte ska frätas sönder.

Försurning Då vi eldar olja så bildas gaser(ex SO 2) som då de träffar på fukt i moln bildar syra som regnar ned Det sura regnet löser upp metaller i marken och giftiga ämnen bildas : ( Kalkning hjälper på kort sikt.

Surt regn Vid förbränning av fossila bränslen frigörs svavel, koldioxid och kväveoxider som i kontakt med vatten bildar surt regn. När surt regn faller ned över sjöar och land orsakar detta en försurning. Tillfälligt, kan man behandla en försurad sjö med kalkning: Calciumhydroxid Ca(OH) 2 (s) + 2 H + (aq)  Ca 2+ (aq) + 2 H 2 O(l)

Kolsyra När koldioxid får reagera med vatten bildas kolsyra. CO 2 +H 2 O  H 2 CO 3 Cocacola innehåller tillsats av den svaga syran fosforsyra.

Sura hav Haven tar upp mängder av koldioxid från atmosfären. Ca ¼ av den koldioxid människan släpper ut tas upp av haven Kalla hav kan ta upp mer CO 2 än varma hav. Om temperaturen i atmosfär och hav stiger kommer haven att släppa ifrån sig CO 2.

Försurning av naturen Den olja som används i värmepannor och dieselmotorer innehåller en viss mängd svavel. Vid förbränning av sådan olja bildas bl.a. svaveldioxid (SO2), som tillsammans med luftens fuktighet ger svavelsyrlighet och svavelsyra. Detta orsakar en försurning av nederbörden, vilket i sin tur får till följd att mark och sjöar mer och mer försuras. Den sura nederbörden också vittrar sönder byggnader. Det bildas också giftiga ämnen och tungmetaller i marken som följer med vatten in i växterna och skadar växterna.

Kalkning

pH-värdet är ett mått på surheten För att få ett mått på hur sur en lösning är, har man infört något som kallas pH-värde. Ju lägre pH-värdet är, desto surare är lösningen. Rent vatten är neutralt och har pH-värdet 7. Sura lösningar har ett pH-värde som är mindre än 7 Basiska lösningar har ett pH-värde som är större än 7 Neutrala lösningar har pH-värdet 7

pH-skalan

pH-skalan är negativt logaritmisk. Den mäter koncentrationen av vätejoner, H + pH 1 =10 -1 = 1/10 pH 7 = =1/ pH 14 = = 1/

Koncentrationen påverkar pH I princip kan man säga att en spädning tio gånger förändrar pH ett steg. En sjö med pH 5 är tio gånger surare än en sjö med ph 6. Och hundra gånger surare än en sjö med pH 7

Indikatorer Ämnen som byter färg i kontakt med syror eller baser t.ex. Lackmus pH-papper BTB Fenolftalein Dessutom finns elektroniska pH-mätare

Indikatorer SurtBasisktNeutralt LackmuspapperRödBlåViolett BTBGulBlåGrön FenoftaleinFärglösRödFärglös

Fenolftalein En flytande färglös indikator som ändrar färg i kontakt med en bas. Fenolftalein ändrar endast färg i kontakt med en bas. Färgen blir rosa

BTBBromthymolblått En flytande indikator som visar tre olika färger beroende på pH. Gul-orangepH 1-6 GröntpH 7 BlåttpH 8-14 BTB används för att avgöra om ett ämne är surt, neutralt eller basiskt. Men inte hur surt eller basiskt.

Säkerhet vid användning av syror o baser Många syror och baser är frätande - använd alltid skyddsförkläde och skyddsglasögon Många syror reagerar häftigt med vatten - häll därför alltid syra i vatten Har du linser så är det extra viktigt att vara försiktig -vid stänk kan syran tränga in mellan lins och öga och göra större skada

Syror och baser är frätande, det viktigaste att komma ihåg då vi laborerar är….. Skyddsglasögon

Vad är syror? En grupp ämnen som liknar varandra Smakar surt Har lågt pH värde, pH 1-6

Definition av en syra En syra frigör vätejoner, H +. Detta kallas med ett finare ord för protolys. Vätejonen är ju en proton. Antalet vätejoner som frigörs bestäms av två saker: typen av syra samt koncentrationen

Syror Syror = ”vätegivare” Alla syror innehåller väte H Alla sura lösningar innehåller vätejoner H + Motsatsen till surt är basiskt

Syrors egenskaper Alla syror är sura. De innehåller grundämnet Väte ( H ) = Hydrogen Det finns svaga syror och starka syror. Exempel för svaga syror är: citronsyra (i citroner), äppelsyra (I äpplen), vinsyra (i Vindruvor) och ättiksyra Vissa läkemedel och febernedsättande tabletter t.ex. alvedon,Treo och Magnecyl innehåller en sorts syra som heter acetylsalicylsyra. Man använder svaga syror vid matlagning.

Två typer av syror Starka syror pH 1 HCl Saltsyra HNO 3 Salpetersyra H 2 SO 4 Svavelsyra Svaga syror pH 2-7 Mjölksyra Citronsyra Kolsyra H 2 CO 3 Ättiksyra CH 6 COOH

Starka och svaga syror Starka syror släpper ifrån sig alla sina protoner, vätejoner, H + Svaga syror släpper ifrån sig en del av sina vätejoner. Därav olika pH

Starka syror avger alla sin vätejoner Svaga syror avger en del av sina vätejoner Svag syraStark syra

Svaga syror Citronsyra Äppelsyra Vinsyra Mjölksyra ( i dina muskler) Ättiksyra ( inlagd sill, gurka..)

Starka syror Svavelsyra H 2 SO 4 innehåller jonerna H + och SO 4 2- Saltsyra HCl innehåller jonerna H + och Cl – Salpetersyra HNO 3 innehåller jonera H + och NO 3 -

Svavelsyra Formel H 2 SO 4 Innehåller jonerna H + och SO 4 2- Finns i bilbatterier Starkt frätande Färglös luktlös Trögflytande Förkolnar trä/socker

Starka syror På laborationer och inom industrin tillverkas och förbrukas många starka syror. De vanligaste starka syror är saltsyra (HCl), svavelsyra (H2SO4) och salpetersyra (HNO3). Alla dessa är starkt sura och mycket frätande på hud och kläder. Man använder svavelsyra bl.a. i bilbatterier. OBS: vid spädning av starka syror, ska man hälla syran i vatten (SIV) och inte tvärtom.

Svavelsyra H 2 SO 4 Drar åt sig vatten SIV Fräter på kläder Batterisyra

S.I.V Syran - I - Vattnet. Då du ska späda ut en syra. Annars kan det bli så varmt att det börjar koka.

Saltsyra HCl Vattenlösning av väteklorid Ryker i luft Stickande lukt

Saltsyra Formel HCl Innehåller jonerna H + och Cl – HCl är en gas, då den löser sig i vatten kallas det saltsyra Starkt frätande, färglös vätska, stickande lukt Saltsyra finns i magsyra i magsäcken

Starka syror i vattenlösning HCl  H + +Cl - Saltsyra används t.ex. vid tillverkning av konstgödsel. Finns i magsyra. Används i kemisk industri bl. a. som surgörare, vid framställning av metaller och färgämnen samt allmänt vid pH reglering.

Salpetersyra Formel HNO 3 innehåller jonerna H + och NO 3 – Ofärgad Starkt frätande Stickande lukt Lämnar gula fläckar på händer Tillverkning konstgödsel, sprängämnen m.m

Salpetersyra HNO 3 Gulfärgar alla proteiner Bildar giftiga gaser (nitrösa) tillsammans med metaller

Egenskaper starka syror pH 0-1 Färgar BTB gult-orange pH papper rött Leder ström vilket är tecken på att det finns joner i lösningen. Fräter på oädla metaller Bildar knallgas särskilt med magnesium. Knallgas består av vätejoner (från syran) och syre från luften. Knallgas är explosivt. Svavel- och Salpetersyra används vid sprängämnestillverkning Kungsvatten är en blandning av saltsyra och salpetersyra som även fräter på ädla metaller som guld

Svaga syror och karies När vi äter sötsaker, omvandlas sockret i munhålan så att det bland annat bildas svaga syror. Dessa svaga syror tillsammans med bakterier ger upphov till karies i tänderna.

Klor Klor är en av beståndsdelarna i saltsyra. Den är en tung, gulgrön och mycket giftig gas. Under det första världskriget användes den som stridsgas. Denna gas har viktiga egenskaper bland annat bakteriedödande och blekande.

Vad är motsatsen till surt? Sött? Nej, det är bara lättare att äta något surt om vi har socker på. Det sura finns kvar. Det finns ämnen som kan ta bort det sura, dessa kallas för:

Motsatsen till surt Om syror har en gemensam faktor: de smakar surt. Vilken gemensam faktor har i så fall baser? Baser har ingen gemensam faktor som har med smak att göra. Däremot används de ofta i rengöringsmedel.

En Surlösning innehåller alltid vätejoner, H + HClH + + Cl - En basisklösning innehåller alltid hydroxidjoner, OH - NaOH Na + + OH -

Hydroxidjoner Till skillnad från syror som släpper ifrån sig vätejoner, H + så släpper baser ifrån sig hydroxidjoner, OH - Hydroxidjoner tar upp vätejoner och bildar vatten: H + + OH -  H 2 O

Baser Motsats till syror = ” väte tjuv” Basiska lösningar innehåller hydroxidjoner OH - H H H H H H H H

BASER Är inte lika vanliga i mat o dryck som syror Finns ofta i rengöringsmedel Smakar tvålaktigt och beskt

Baser pH över 7 Innehåller –OH-joner Rengöringsmedel Mediciner Löser färg Kalkning av jord och sjö

Exempel på vanliga syror och baser Syror: Saltsyra HClStark Ättiksyra HAcSvag SvavelsyraH 2 SO 4 Stark Baser: NatriumhydroxidNaOHStark KaliumhydroxidKaOHStark AmmoniakNH3Svag

Basiska ämnen Baser ingår bland annat i rengöringsmedel som tvål, diskmedel och schampo. De flesta baserna är fasta ämnen t. ex. kalk och natrium. När de löses i vatten får man en basisk lösning. Många baser är frätande. Därför måste man vara försiktig när man handskas med baser. Exempel för baser är ammoniak och kalkvatten.

Baser löser eller fräter på fett Eftersom baser löser fett och starka baser är frätande så är starka baser särskilt farliga för ögonen. Därför krävs särskild försiktighet med starka baser

Syror och baser kan vara starka och frätande Starka syror och baser är frätande. Huden består av proteiner och fetter som består av stora molekyler. Om det kommer syra eller bas på dessa molekyler delas de upp i mindre molekyler. Det bildas en kemisk reaktion.

Skillnad på starka och svaga baser Starka baser består av hydroxidjon och en positiv jon. T.ex. NaOH I en vattenlösning frigörs hydroxidjonerna NaOH  Na + +OH - Det blir många hydroxidjoner och därmed ett högt pH

Svaga baser En svag bas t.ex. ammoniak NH 3 (g) innehåller inga hydroxidjoner. Men den kan dra till sig vätejoner från vatten och skapar på så sätt hydroxidjoner NH 3 +H 2 O  NH OH - NH 4 + kallas ammoniumjon Svaga baser drar bara till sig en del vätejoner så att hydroxidjoner bildas, därmed blir pH inte så högt.

Svaga baser Exempel på svaga baser: Bikarbonat ingår i t.ex. bakpulver och samarin, finns även i magslemhinnan Ammoniak ingår i många rengöringsprodukter

Starka baser Ammoniak NH 3 (den som luktar så starkt) Tar en väte och NH 4 + bildas. Används i kylanläggningar, tillverka konstgödsel Natriumhydroxid ( lut ) NaOH Innehåller jonerna Na + och OH - OH - tar en H + och bildar vatten H 2 O Används till att ta bort gammal färg ( luta av ) Lösa upp proppar i avlopp, tillverka tvål m.m.

Starka baser NaOH, natriumhydroxid används som propplösare, färgborttagare, vid tillverkning av tvål och pappersmassa. KOH, kaliumhydroxid används vid tillverkning av såpa, har även förmåga att suga till sig vatten och koldioxid varför den ofta används på laboratorier

Baser Baser är särskilt bra på att lösa fett. Därför används baser i många olika typer av rengöringsmedel. Hemma finns baser t.ex. i tvättmedel, bakpulver, rengöringsmedel som såpa, maskindiskmedel, propplösare etc.

Basers egenskaper pH 8-14 Färgar ph-papper blått Färgar BTB blått Färgar fenolftalein rosa Leder ström vilket är ett tecken på att lösningen innehåller joner Ofta hala, tvålliknande Fräter inte på metaller Löser eller fräter på fett

Propplösare När det blir stopp i avloppet. Proppen består av fett som klistrar ihop hårstrån, hudflagor och skräp. En propplösare fräter på fettet och omvandlar det till tvål. Sedan kan vattnet lösa upp tvålen så att proppen kan spolas bort.