Atomfysik

Atomens inre – Du kan lära dig om atomens inre och struktur under ” Lektioner om atomer och molekyler.

Länkar till sidor om atomens inre

Lektioner om om atomer och molekyler.

Lektion 1 – Atomer

Lektion 2 – Kolla dina kunskaper 

Strålning

Vi utsätts för olika typer av strålning i vår vardag. En del av denna strålning är inte bra för oss medan andra hjälper oss.. Ljus är till exempel en typ av elektromagnetisk strålning som är en förutsättning för att livet ska kunna existera på vår planet. Vi får ljus från vår närmaste stjärna solen som skickar hit ljus med olika våglängder. En del mer energirika än andra. Ultraviolett ljus är det mest energirika ljuset som vi får från solen. Det är det som gör att vi får röd hud när vi solar oss på sommaren om vi inte skyddar oss. Det synliga ljuset som solen skickar ut är inte lika energirikt och skadar oss inte på samma sätt.

En annan typ av strålning som vi stöter på är röntgenstrålning. Varje gång vi går till tandläkaren blir våra tänder röntgade för att tandläkaren ska se om det finns något som inte är bra och som hen inte ser med hjälp av den vanliga undersökningen. Vi får också röntga oss om man misstänker att vi till exempel har brutit ett ben. Röntgentrålningen är ännu mer energirik än vad det ultravioletta ljuset är. Med röntgenstrålning kan man se igenom hud och muskler. Fett, muskler, ben och annan vävnad fångar upp strålningen olika mycket. Ben i form av skelettet absorberar strålningen mest och blir därför ljusast på röntgenbilden.

Det finns också alltid en liten bakgrundstrålning,( naturlig radioaktivitet), i vår omgivning. Den kommer från tre olika källor. Kosmisk trålning från rymden, gammastrålning från radioaktiva ämnen i marken och från radioaktiva isotoper som finns i vår egen kropp.

Hur skapas ljus?

Om man förenklar verkligheten så är det så att atomernas elektroner är ordnade i olika skal. Elektronerna har olika energi beroende på i vilket skal de befinner sig i. När atomen tillförs energi så kan en elektron hoppa från ett inre till ett yttre skal. Elektronen får då överskottsenergi som den behöver göra sig av med eftersom det är ett tillstånd som atomen inte kan befinna sig i någon längre stund.

 

Presentation strålning-ljus

Alfastrålning

Alfastrålning består av partiklar nämligen en heliumkärna. Det vill säga en två protoner och två neutroner. Det är en positivt laddad partikel eftersom den inte innehåller några elektroner utan bara består av en heliumkärna. När heliumpartikeln lämnar atomkärnan så minskat atomnumret med 2. Det bildas ett nytt ämne som eftersom att antalet protoner har ändrats dvs minskat med 2.

Radium är ett radioaktivt ämne som avger alfastrålning. Radium har 88 protoner och den vanligaste isotopen har atommassan 226. När Radium skickar ut en alfapartikel,   ( heliumkärna), så minskar atomnumret med 2 till 86 vilket är radon som också är ett radioaktivt ämne. Atommassan minskar med 4 till  222.

 

Alfastrålning har en kort räckvidd. Den når bara några centimeter i luft. Alfastrålningen stoppas också lätt utav olika material. Den stoppas av ett papper, kläder och av vår hud. Alfastrålning som kommer utifrån vår kropp är inte farlig för oss eftersom det så lätt stoppas. Däremot kan sådan strålning som av någon anledning kommer in i kroppen . Ett exempel kan vara radon. Radon kan finnas i marken under våra hus och därigenom komma in med luften. Att andas in luft som innehåller radon kan göra att vi får till exempel lungcancer. Det är därför viktigt att våra bostäder ventileras på ett korrekt sätt.

 

Betastrålning

Betastrålning består också av partiklar men mycket mindre partiklar än vad alfastrålning gör. Betastrålning består av elektroner. Så betastrålning är alltså negativt laddade partiklar eftersom att elektroner är negativt laddad. Det speciella med detta är att det är kärnan som skickar ut en negativ partikel men atomkärnan innehåller ju bara positiva partiklar. Det som sker är att en neutron omvandlas till en proton plus en elektron och elektronen lämnar kärnan medan protonen blir kvar i atomkärnan och ett nytt ämne har bildats. När ett radioaktiv ämne lämnar ifrån sig en betapartikel så kommer antalet protoner att öka med en medan antalet neutroner minskar med en.

Kol-14 är ett radioaktivt ämne som sänder ut strålningen i form av betapartiklar. När en av kolets 14 neutroner omvandlas till en proton samt en elektron så ökar antalet protoner från 6 till 7 och antalet neutroner minskar från 8 till 7.Atommassan ändras däremot inte eftersom att protonen och neutronen har samma massa.

Betastrålningen når längre än vad alfastrålningen gör. Betapartiklen ha en räckvidd på på ett par meter. Den kan också ta sig genom mer material än vad alfapartikeln kan göra vilket gör betastrålningen farligare. Betapartikeln når någon centimeter in i levande vävnad. Den stoppas också av en plexiglasskiva som är någon centimeter eller ett tjockt lager kläder.

Animering alfa och beta-strålning

Animering – alfa och beta-sönderfall

Gammastrålning

Gammastrålning består inte av någon partikel utan är elektromagnsetisk strålning av samma typ som ljus men med mycket mer energi. Gammastrålning når ett par hundratal meter i luft. Den tränger igenom det mesta och stoppas bara i princip helt  av bly, I betong och sten kan den nå några meter. Det är därför svårt att skydda levande organismer mot gammastrålning.Precis som infrarött och ultraviolett ljus samt röntgenstrålning så kan man inte se gammastrålningen. Gammastrålning brukar sändas ut samtidigt som en atomkärna sänder ut alfastrålning och betastrålning. Eftersom att gammastrålning är elektromagnetisk strålning så påverkas varken atomnumret eller atommassan när den sänds ut. Den är ingen partikel och har därmed inte heller någon massa.

 

Röntgenstrålning

Röntgenstrålning har fått sitt namn av sin upptäckare Alfred Röntgen. Röntgenstrålning är en typ av elektromagnetisk strålning som uppkommer när en elektron i ett av de innersta skalen slås ut och ersätts av en elektron från ett yttre skal. Det vill säga att när det bildas röntgenstrålning så sker det på liknande sätt som när det bildas ljus.Röntgentrålningen är mycket energirik. Med röntgenstrålning kan man se igenom hud och muskler. Fett, muskler, ben och annan vävnad fångar upp strålningen olika mycket. Ben i form av skelettet absorberar strålningen mest och blir därför ljusast på röntgenbilden.

Film: Radioaktivitet och strålning – Obs kräver inloggning på SLI.se

Kort film på engelska om röntgenstrålning

Så här kan man stoppa strålning

Halveringstid

I ett radioaktivt ämne så faller inte atomkärnorna sönder samtidigt utan det sker efterhand. Det är väldigt olika med vilken snabbhet det här sker. Man anger hur snabbt det sker med halveringstid. Med halveringstid så menas tiden det tar för en radioaktivt ämne att sönderfalla så att hälften av atomkärnorna fallit sönder och bildat ett nytt ämne medan hälften av det ursprungliga radioaktiva ämnet finns kvar.

Halveringstiden är mycket olika för för olika radioaktiva ämnen. Det varierar från bråkdelen av en sekund till miljarder år.

Ett radioaktivt ämnes halveringstid är den tid det tar innan ämnets ursprungliga radioaktiva aktivitet har gått ner till hälften.

Kol – 14 är ett radioaktivt ämne som alla levande organismer får i sig så länge de lever. Det gäller för både växter och djur.  Så länge organismen lever så är mängden kol- 14 konstant. När organismen dör så tillförs inte längre något kol – 14. Eftersom ett kkol – 14 är radioaktivt kommer de att falla sönder. Eftersom att kol – 14 har halveringstiden 5600 år så finns bara hälften av mängden kvar efter 5600 år. Efter ytterligare 5600 år så finns bara en fjärdedel kvar och efter ytterligare 5600 år så finns endast 1/8 kvar. På detta sätt fortsätter. Det är därför man kan åldersbestämma gamla döda träd, benknotor mm med kol -14-metoden.

Några halveringstider:

• Uran-238, 4,5 miljarder år
• Kol-14, 5 730 år
• Plutonium-239, 24 000 år
• Cesium-137, 30 år
• Radon-222, 3,8 dygn
• Jod -131, 8,1 dygn
• Xenon – 133, 5,24 dygn

Bequerel

Enheten för sönderfall heter bequerel ( Bq) efter den franske fysikern Henri Bequerel. 1 bequerel är ett sönderfall på en sekund. I och med att Bq är en enhet för antalet sönderfall per sekund för en avgränsad mängd radioaktivt ämne så beror aktiviteten både av hur intensivt ämnet sönderfaller samt storleken på den avgränsade mängden.

Film – radioaktivitet  obs! Kräver inloggning på SLI

Arbetsuppgift-Atomfysik-Vt-17

 

Källa: http://www.stralsakerhetsmyndigheten.se/Om-myndigheten/Aktuellt—Bilagor/Forklaring-av-begrepp/

 

Jonförening eller molekylförening?

Det finns olika typer av kemiska föreningar. Det finns molekylföreningar, jonföreningar och kemiska föreningar med metallbindning. Här ska vi titta på föreningar som har molekylbindning och jonbindning. Alla salter har till exempel jonbindning. I den här laborationen ska du tillsammans med en kamrat eller ensam planera en laboration där man ska ta reda på om olika kemiska föreningar är jonföreningar eller en molekylföreningar.

Övergripande fråga: Är det en jonförening eller en molekylförening?

Fakta som man behöver: Alla lösningar som innehåller joner leder ström.

Man kan undersöka om en lösning leder ström eller inte genom att använda en doppelektrod. Om doppelektroden lyser så leder vätskan ström och om den inte lyser så leder den inte ström.

Viktigt att tänka på när ni planerar laborationen:

• Man ska lätt kunna följa planeringen. Den ska vara tydlig och tala om exakt hur man ska göra.
• Tänk på hur man ska göra för att få ett säkert resultat. Fundera över eventuella felkällor.
• Beskriv vilket material man behöver till olika moment.

Följande material har du/ ni tillgång till när det gäller laborationen:

Olika kemiska föreningar: Socker, Koksalt, Druvsocker, T-röd, Matolja, Ammoniumklorid,( Salmiak),Amylos( Majsstärkelse), Kalciumfosfat, ( Gips),Natriumvätekarbonat, Paraffinolja, Äppeljuice
Bägare
Doppelektrod
Skedar
Tratt
Filtrerpapper
Vatten
Urglas
Termometer
Våg
Mätglas

Kan magnesium brinna?

Övergripande fråga: Vilken kemisk reaktion sker?

Material:

Liten bit magnesium

Degellång

Tändsticksask

Urglas

Genomförande:

• Undersök magnesiumbiten och skriv ner hur den ser ut. Ange några egenskaper du kan se hos magnesiumbiten.
• Tänd en tändsticka och försök att få magnesiumbiten att brinna.
• Undersök de som blivit efter reaktionen. Vilka egenskaper har det nu. Jämför med innan.
• Skriv en laborationsrapport med utförande, resultat( tabell), slutsats samt försök att förklara ditt resultat.

Frågor att fundera över och försöka att besvara:

Vilken kemisk reaktion har hänt? Vilka ämnen har reagerat med varandra? Har det hänt en kemisk reaktion och hur vet du det i så fall? Försök att beskriva reaktionen med formler.

 

 

 

Syrehalten i luften

Övergripande fråga:  Vilken syrehalt har luften?

Material: 

Hög bägare

Kristallisationsskål

Vatten

Gummisnodd

Linjal

Tabell

Värmeljus

Tändstickor

Genomförande: 

• Sätt en gummisnodd runt bägaren
• Fyll kristallisationsskålen med vatten.
• Tänd ett värmeljus och lägg i vattnet i kristallisationsskålen.
• Sätt bägaren över ljuset och vänta en stund tills du ser att det inte händer något mer.
• Flytta gummisnodden till den vattennivå som är inne i bägaren.

• Uppskatta hur stor del av bägaren som vattnet fyllde och för in resultatet i tabellen.
• Gör om försöket 4 gånger till och för in resultatet varje gång.
• Ta ett medelvärde på dina resultat.
• Skriv en laborationsrapport med utförande, resultat ( tabell), slutsats samt försök att förklara ditt resultat.

Frågor att fundera över efter laborationen samt försöka att besvara:

Hur stor är syrehalten i luften? Vad har hänt med syret? Vilken reaktion har skett? Vilket annat grundämne kan det tänkas ha reagerat med?  Hur kan man skriva det som skett med formler?

 

Laborationer

Här kan du hitta de laborationer som vi ska arbeta med under arbetsområdet.

1. Syrehalten i luften
2. Kan magnesium brinna?
3. Är det en molekylförening eller jonförening?

Lärandematris för laborationerna

 

Här kan du hämta lärandematrisen som worddokument: LärandematLärandematris-Laborationer (5)ris – Laborationer

 

Periodiska systemet – grupper

I den här uppgiften ska vi titta på det som kallas grupper i periodiska systemet. Alla ämnen som är i samma lodräta kolumn tillhör samma grupp. Vi ska titta på grupp 1-2 samt grupp 13 -18.

 

1. Gå in på länken för att komma till det interaktiva periodiska systemet. Länk till periodiskt system 
2. Titta på grupp 1- Vilka ibland kallas alkalimetaller, ( ej väte som inte är någon metall), Titta på elektronerna i det yttersta skalet, ( valenselektroner), Vad har alla i grupp 1 gemensamt? Titta på bilden så kan du se vad som menas med valenselektron.
3. Titta på grupp 2 – Vad har alla atomer i grupp 2 gemensamt?
4. Titta på grupp 13- Vad har alla i grupp 13 gemensamt?
5. Gör likadant med grupp 14-18.
6. Skriv en kort text om hur periodiska systemet är uppbyggt när det gäller grupper.
7. Titta på filmen om några ämnen i grupp 1 och 2. Fundera över hur reaktiva de är jämfört med varandra. Fundera över vad skillnaderna kan bero på.

Periodiska systemet-perioder

Alla atomer som är i samma vågräta rad till hör samma period. Det är lite olika hur många ämnen som tillhör perioderna, i period 1 så är det till exempel bara 2 ämnen, ( väte och helium). I grupp 6 däremot så ingår det till exempel 32 ämnen.Så det kan alltså vara stora skillnader. I den här uppgiften ska vi titta på vad som ämnena i de olika perioderna har gemensamt.

 

• Gå in på länken för att komma till det interaktiva periodiska systemet. Länk till periodiskt system 
• Titta på period 1-  Titta på elektronerna. Försök att komma underfund med vad alla i period 1 har gemensamt.
• Titta på period  2 – Vad har alla atomer i period 2 gemensamt?
• Gör likadant med perioderna 3 – 7.
• Skriv en kort text om hur periodiska systemet är uppbyggt när det gäller perioder.

Periodiska systemet

Alla grundämnen består av endast en slags atom. Alla atomer är uppbyggda på ett speciellt sätt för just den atomen. Väte är uppbyggd på ett sätt, helium ett annat, guld på sitt sätt osv. Alla grundämnen har sin plats i periodiska systemet. Periodiska systemet kan se ut som på bilden nedan.

Upphovsman: geralt Bildkälla Licens:CCO Public Domain

Det finns drygt 100 ( 118 ) grundämnen i periodiska systemet varav 92 finns naturligt och övriga har framställts i laboratorium och endast har existerat en kort stund. De är så instabila att de inte håller ihop så länge.

Vill du veta mer om de olika grundämnena, hur de reagerar, ser ut mm man kan du gå in på nedanstående webbsida. Du kommer till filmer om de olika grundämnena genom att klicka på dem.

Periodiska systemet 1

Här är en annan sida där man kan hitta information om alla ämnen i periodiska systemet.

Periodiska systemet 2

 

Råttfällebilen- För lärare

Vi har under några år gjort råttfällebilar med våra elever. Vi brukar göra det som en teknikdag så att eleverna får arbeta med sina bilar hela dagen. I år var det 120 elever på en gång som arbetade i fyra olika klassrum. Allt material fick de köpa för fiktiva pengar. Alla grupper hade ett startkapital på 3 000 000 kronor. Vi avslutade sedan alltihop med en råttfällebiltävling.

Eleverna tävlade i fyra olika klasser:

• Snabbaste bilen
• Den bil som kommer längst
• Den bil som kommer längst/ 1000 000 kr
• Den bil som har de mest kreativa lösningarna.

I förväg hade våra elever fått fundera över hur dom skulle vilja ha bilen och gjort en skiss över hur de tänkte sig att den skulle se ut.När teknikdagen startade så fick eleverna i grupper titta på sina skisser och försöka att komma överens hur de skulle bygga bilen och vilket material de behövde. När de hade planerat färdigt och kunde visa upp en skiss kunde de börja handla.De fick sedan använda hela dagen till att försöka få till en så bra bil som möjligt. Det gällde för dem att pröva och ompröva samt att dokumentera det som de hade gjort.

Här har du som lärare lite dokument som du kanske kan ha nytta av om du också vill köra en råttfällebildag.

Den här bedömningsmatrisen har vi använt till bedömningen av elevernas arbete. Vi har gjort så att även om eleverna har arbetat i grupper om tre till fyra elever så har varje elev lämnat in sin dokumentation samt en egen skiss.

Bedömningsmatris – Råttfällebil

För att det ska gå lätt att sammanställa hur mycket de olika grupperna har handlat för och för att beräkna vilken bil som kommer längst per 1 000 000 kronor så har vi gjort i ordning en excelfil där vi bara fyller i hur mycket av varje produkt de köpt. Hur långt deras bil kommer mm. Allt räknas sedan ut av sig självt i filen. Se exemplet i konto 001 i filen. Behöver man fler flikar kan man lätt kopiera flikarna.

konto råttfällebil 1

Våra elever fick också kontokort som de skulle använda när de handlade. Det gjorde det lite lättare för oss när vi skulle fylla i filen när vi hade så många elever på en gång.

Kontokort

Här kan ni se det material som eleverna kunde köpa.

Prislista

Här är den presentation som vi visade eleverna innan de påbörjade arbetet.

presentation-rattfallebil-2

Lycka till med er ” Råttfällebildag”

 

Råttfällebil

Under en dag byggde våra elever som går i årskurs 8 råttfällebilar. Uppgiften var att med hjälp av en råttfälla som drivmedel bygga en bil som rörde sig framåt utan att man vare sig puttade på den eller hjälpte till på något annat sätt. Det material som de fick använda fick de antingen ta med sig hemifrån, ( i form av återbruksmaterial) eller köpa för fiktiva pengar i den butik som fanns under dagen. Grupperna fick en budget på 3 miljoner kronor men materialet i butiken kostade också därefter. Till exempel så kostade en råttfälla 500 000 kr.

Följande material kunde eleverna köpa i butiken:

I grupper fick de sedan klura ut hur de ville bygga sin bil. Innan de fick börja skulle de ha en skiss där de visade hur de hade tänkt att bilen skulle se ut och fungera. På råttfällebilen.se kommer eleverna att lägga ut sina dokumentationer där de berättar och visar hur de har byggt sina bilar samt ge tips om vad man bör tänka på.