Opgaver til 2.1

Opgaverne hører til afsnit 2.1 Ioner. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven. Grundstoffernes navne og atomnumre står i det periodiske system bagest i bogen.

Opgave 2.1.1: Negative ioner

Ikke-metaller optager elektroner, til de har 8 elektroner i yderste skal. Udfyld skemaet. Nitrogen er vist som eksempel.

Grundstof Elektronstruktur Antal elektroner, der mangler i yderste skal Ion
N (2, 5) 3 N3−
P
F
S

Find grundstoffets atomnummer i det periodiske system bagest i bogen, og skriv elektronstrukturen. Se derefter på det sidste tal: Hvor mange elektroner mangler der i at have 8?

Nitrogen har 5 elektroner i yderste skal og mangler 3 for at have 8. Når atomet har optaget 3 negative elektroner, har det 3 negative ladninger i overskud. Ionen skrives derfor N3−.

Grundstof Elektronstruktur Mangler Ion
P (2, 8, 5) 3 P3−
F (2, 7) 1 F−
S (2, 8, 6) 2 S2−

Opgave 2.1.2: Positive ioner

Metaller afgiver elektronerne i yderste skal. Udfyld skemaet. Natrium er vist som eksempel.

Grundstof Elektronstruktur Antal elektroner i yderste skal Ion
Na (2, 8, 1) 1 Na+
Mg
Be
Al

Skriv elektronstrukturen. Elektronerne i yderste skal er dem, atomet afgiver.

Natrium har 1 elektron i yderste skal. Når atomet har afgivet den, har det én proton mere end elektroner. Ionen har derfor én positiv ladning i overskud og skrives Na+.

Grundstof Elektronstruktur Elektroner i yderste skal Ion
Mg (2, 8, 2) 2 Mg2+
Be (2, 2) 2 Be2+
Al (2, 8, 3) 3 Al3+

Opgave 2.1.3: Ioner og det periodiske system

Figuren viser et udsnit af det periodiske system. Skriv for hvert grundstof den ion, som grundstoffet danner. Natrium er vist som eksempel. Skriv ingen, hvis grundstoffet ikke danner ioner.

Udsnit af det periodiske system med hovedgruppe 1 til 8. Natrium er vist som ionen Na plus. De øvrige grundstoffer står uden ladning.

Grundstoffer i samme hovedgruppe danner ioner med samme ladning. Find ladningen for én hovedgruppe ad gangen.

I hovedgruppe 1, 2 og 3 er ladningen positiv og lige så stor som hovedgruppens nummer. I hovedgruppe 5, 6 og 7 er ladningen negativ, og størrelsen er 8 minus hovedgruppens nummer. Hovedgruppe 8 er ædelgasserne.

Udsnit af det periodiske system med ionernes ladninger: plus i hovedgruppe 1, 2 plus i hovedgruppe 2, 3 plus i hovedgruppe 3, 3 minus i hovedgruppe 5, 2 minus i hovedgruppe 6 og minus i hovedgruppe 7. Ædelgasserne danner ingen ioner.

Opgave 2.1.4: Protoner og elektroner i ioner

Na+ har 11 protoner og 10 elektroner. Der er flest protoner, og derfor er ladningen positiv.

  1. Udfyld skemaet.
Ion Antal protoner Antal elektroner
Na+ 11 10
Al3+
S2−
Ca2+
H+
H−
  1. Hvor mange protoner og elektroner har oxid, O2−? Skriv ionens elektronstruktur.

Antallet af protoner er grundstoffets atomnummer. Det ændrer sig ikke, når atomet bliver til en ion.

En positiv ion har afgivet elektroner og har derfor færre elektroner end protoner. En negativ ion har optaget elektroner og har flere. Al3+ har 13 protoner og har afgivet 3 elektroner. Den har altså 10 elektroner tilbage.

Ion Antal protoner Antal elektroner
Al3+ 13 10
S2− 16 18
Ca2+ 20 18
H+ 1 0
H− 1 2

O2− har 8 protoner og 10 elektroner. Elektronstrukturen er (2, 8).

Opgave 2.1.5: Hvilken ion?

Figuren viser tre ioner. Tallet i kernen er kernens ladning, altså antallet af protoner.

Tre ioner, A, B og C, tegnet efter skalmodellen. Kernernes ladning er 12 plus, 9 plus og 16 plus.

  1. Tæl elektronerne i hver ion.
  2. Hvilken ladning har hver ion?
  3. Skriv ionens formel.

Sammenlign antallet af protoner med antallet af elektroner. Er der flest protoner, er ionen positiv. Er der flest elektroner, er den negativ.

Ion A har 12 protoner og 10 elektroner: 2 i 1. skal og 8 i 2. skal. Der er 2 protoner i overskud, så ladningen er 2+. Grundstoffet med atomnummer 12 er magnesium.

Ion Protoner Elektroner Ladning Formel
A 12 10 2+ Mg2+
B 9 10 − F−
C 16 18 2− S2−

Opgave 2.1.6: Forudsig ionen

Brug hovedgruppens nummer til at forudsige, hvilken ion grundstofferne danner. Find grundstofferne i det periodiske system i afsnit 1.3.

Kalium, barium, brom og fluor

Find først ud af, hvilken hovedgruppe hvert grundstof står i. Symbolerne er K, Ba, Br og F.

Kalium står i hovedgruppe 1 og har 1 elektron i yderste skal. Kalium afgiver den, og ionen bliver K+. Brom står i hovedgruppe 7 og mangler 1 elektron.

Grundstof Hovedgruppe Ion
Kalium 1 K+
Barium 2 Ba2+
Brom 7 Br−
Fluor 7 F−

Opgave 2.1.7: Er det en ion?

  1. Fire af de syv formler herunder er ioner. Hvilke?

Na+, Na, H2O, O2−, H2, H+ og SO42−

  1. Hvordan kan man se på en formel, om den viser en ion?

En ion har en ladning. Hvordan bliver ladningen vist i en formel?

Se efter et hævet plus eller minus til sidst i formlen. De små, sænkede tal viser kun antallet af atomer.

  1. Ionerne er Na+, O2−, H+ og SO42−.
  2. En ion har en hævet ladning efter formlen, enten plus eller minus. Formler uden hævet ladning viser neutrale atomer eller molekyler.

Opgave 2.1.8: Hvorfor kun Na+?

Natrium danner altid ionen Na+ og aldrig Na2+. Forklar hvorfor. Brug natriums elektronstruktur og ædelgasreglen i din forklaring.

Skriv elektronstrukturen for et natriumatom og for ionen Na+. Hvor mange elektroner er der i yderste skal hos ionen?

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Natrium har elektronstrukturen …
  • Når natrium afgiver … elektron, bliver elektronstrukturen …
  • Så har ionen … elektroner i yderste skal, og det passer med …
  • Hvis natrium skulle afgive én elektron mere, ville …

Natrium har elektronstrukturen (2, 8, 1). Når natrium afgiver 1 elektron, bliver elektronstrukturen (2, 8). Så har ionen 8 elektroner i yderste skal, og det passer med ædelgasreglen. Hvis natrium skulle afgive én elektron mere, ville den fyldte skal blive brudt, og ionen ville kun have 7 elektroner i yderste skal. Det sker ikke, fordi den fyldte skal er meget stabil.

Opgaver med fødevaretema

Kroppen har brug for mineraler som calcium, jern og natrium. I mad og drikke findes de ikke som rene grundstoffer. De findes som ioner.

Opgave 2.1.mad.1: Calcium i mælk

Mælk indeholder calcium, som kroppen bruger til knogler og tænder. Calcium har atomnummer 20 og elektronstrukturen (2, 8, 8, 2).

  1. Hvilken hovedgruppe står calcium i?
  2. Hvor mange elektroner afgiver et calciumatom, når det bliver til en ion?
  3. Skriv ionens formel og elektronstruktur.
  4. Hvor mange protoner og elektroner har ionen?

Hovedgruppens nummer er antallet af elektroner i yderste skal. Det er det sidste tal i elektronstrukturen.

Calcium er et metal og afgiver elektronerne i yderste skal. Når de 2 yderste elektroner er væk, er den næste skal med 8 elektroner blevet den yderste.

  1. Calcium står i hovedgruppe 2.
  2. Calcium afgiver 2 elektroner.
  3. Ionen er Ca2+, og dens elektronstruktur er (2, 8, 8).
  4. Ionen har 20 protoner og 18 elektroner.

Opgave 2.1.mad.2: Chlorid i sved

Sved smager salt, fordi den indeholder natriumioner og chlorid. Chlor har atomnummer 17.

  1. Lav et ladningsregnskab for et chloratom og for chlorid, Cl−.
Protoner Elektroner Samlet ladning
Chloratom, Cl
Chlorid, Cl−
  1. Skriv elektronstrukturen for chloratomet og for chlorid.

Se på figuren med ladningsregnskabet for natrium i afsnit 2.1. Chlor gør det modsatte af natrium: det optager en elektron.

Chloratomet har 17 protoner og 17 elektroner. Chlorid har én elektron mere. Den samlede ladning findes ved at sammenligne antallet af positive protoner og negative elektroner.

Protoner Elektroner Samlet ladning
Chloratom, Cl 17 17 0
Chlorid, Cl− 17 18 −1

Chloratomet har elektronstrukturen (2, 8, 7). Chlorid har elektronstrukturen (2, 8, 8).

Opgaver med sundhedstema

Blod, sved og tårer smager salt. Det skyldes ioner, og dem holder lægen øje med, når du får taget en blodprøve. Opgaverne træner det samme som opgave 2.1.1 til 2.1.8, men handler alle om sundhed og medicin. Baggrunden står på siden Tema: Sundhed og medicin.

Opgave 2.1.sundhed.1: Negative ioner i krop og medicin

Blodet indeholder ioner af chlor, tandpasta indeholder ioner af fluor, og zinksalve indeholder ioner af oxygen. Chlor, fluor og oxygen er ikke-metaller. Ikke-metaller optager elektroner, til de har 8 elektroner i yderste skal.

  1. Udfyld skemaet. Chlor er vist som eksempel.
Grundstof Elektronstruktur Antal elektroner, der mangler i yderste skal Ion
Cl (2, 8, 7) 1 Cl−
F
O
  1. Skjoldbruskkirtlen i halsen bruger ioner af grundstoffet iod. Iod står i hovedgruppe 7 ligesom fluor og chlor. Hvor mange elektroner mangler iod i yderste skal, og hvilken ion danner iod?

Find grundstoffets atomnummer i det periodiske system bagest i bogen, og skriv elektronstrukturen. Se derefter på det sidste tal: Hvor mange elektroner mangler der i at have 8?

Chlor har 7 elektroner i yderste skal og mangler 1 for at have 8. Når atomet har optaget 1 negativ elektron, har det 1 negativ ladning i overskud. Ionen skrives derfor Cl−.

Til spørgsmål b: Hovedgruppens nummer er antallet af elektroner i yderste skal.

Grundstof Elektronstruktur Mangler Ion
F (2, 7) 1 F−
O (2, 6) 2 O2−

Iod har 7 elektroner i yderste skal og mangler 1. Iod danner derfor ionen I−.

Opgave 2.1.sundhed.2: Positive ioner i blodet

Blodet indeholder ioner af de fire metaller natrium, kalium, magnesium og calcium. Metaller afgiver elektronerne i yderste skal. Udfyld skemaet. Natrium er vist som eksempel.

Grundstof Elektronstruktur Antal elektroner i yderste skal Ion
Na (2, 8, 1) 1 Na+
K
Mg
Ca

Skriv elektronstrukturen. Elektronerne i yderste skal er dem, atomet afgiver.

Natrium har 1 elektron i yderste skal. Når atomet har afgivet den, har det én proton mere end elektroner. Ionen har derfor én positiv ladning i overskud og skrives Na+.

Kalium og calcium har elektroner i fire skaller. Der kommer kun 8 elektroner i 3. skal, før 4. skal tages i brug.

Grundstof Elektronstruktur Elektroner i yderste skal Ion
K (2, 8, 8, 1) 1 K+
Mg (2, 8, 2) 2 Mg2+
Ca (2, 8, 8, 2) 2 Ca2+

Opgave 2.1.sundhed.3: Kroppens ioner og det periodiske system

Figuren viser et udsnit af det periodiske system. Natrium er vist som ionen Na+, som der er meget af i blodet. Skemaet under figuren nævner seks andre grundstoffer fra figuren. De findes alle som ioner i kroppen eller i ting fra apoteket.

Udsnit af det periodiske system med hovedgruppe 1 til 8. Natrium er vist som ionen Na plus. De øvrige grundstoffer står uden ladning.

  1. Find hvert grundstof i figuren, og udfyld skemaet. Natrium er vist som eksempel.
Grundstof Ionen findes i Hovedgruppe Ion
Na blodet 1 Na+
K blodet
Mg blodet
Ca knogler og tænder
O zinksalve
F tandpasta
Cl blodet og sved
  1. Helium står også i figuren. Flydende helium køler magneterne i hospitalets MR-scanner. Danner helium ioner? Begrund dit svar.

Hovedgruppens nummer står øverst i figuren. Grundstoffer i samme hovedgruppe danner ioner med samme ladning.

I hovedgruppe 1, 2 og 3 er ladningen positiv og lige så stor som hovedgruppens nummer. I hovedgruppe 5, 6 og 7 er ladningen negativ, og størrelsen er 8 minus hovedgruppens nummer. Hovedgruppe 8 er ædelgasserne.

Grundstof Hovedgruppe Ion
K 1 K+
Mg 2 Mg2+
Ca 2 Ca2+
O 6 O2−
F 7 F−
Cl 7 Cl−

Helium danner ikke ioner. Helium står i hovedgruppe 8 og er en ædelgas, og ædelgasserne danner ikke ioner.

Opgave 2.1.sundhed.4: Protoner og elektroner i kroppens ioner

Blodet indeholder ionen K+. Den har 19 protoner og 18 elektroner. Der er flest protoner, og derfor er ladningen positiv.

  1. Udfyld skemaet. Ionerne findes alle i kroppen eller i medicin.
Ion Antal protoner Antal elektroner
K+ 19 18
Li+
Mg2+
I−
Fe2+
Fe3+
  1. Tandpasta indeholder fluorid, F−. Hvor mange protoner og elektroner har fluorid? Skriv ionens elektronstruktur.

Antallet af protoner er grundstoffets atomnummer. Det ændrer sig ikke, når atomet bliver til en ion.

En positiv ion har afgivet elektroner og har derfor færre elektroner end protoner. En negativ ion har optaget elektroner og har flere. Mg2+ har 12 protoner og har afgivet 2 elektroner. Den har altså 10 elektroner tilbage.

Ion Antal protoner Antal elektroner
Li+ 3 2
Mg2+ 12 10
I− 53 54
Fe2+ 26 24
Fe3+ 26 23

F− har 9 protoner og 10 elektroner. Elektronstrukturen er (2, 8).

Opgave 2.1.sundhed.5: Hvilken ion er der i blodprøven?

Figuren viser tre ioner fra en blodprøve. Tallet i kernen er kernens ladning, altså antallet af protoner.

Tre ioner, A, B og C, tegnet efter skalmodellen. Kernernes ladning er 11 plus, 17 plus og 20 plus. Ion A har 2 og 8 elektroner i skallerne. Ion B og ion C har 2, 8 og 8 elektroner i skallerne.

  1. Tæl elektronerne i hver ion.
  2. Hvilken ladning har hver ion?
  3. Skriv ionens formel.

Sammenlign antallet af protoner med antallet af elektroner. Er der flest protoner, er ionen positiv. Er der flest elektroner, er den negativ.

Ion A har 11 protoner og 10 elektroner: 2 i 1. skal og 8 i 2. skal. Der er 1 proton i overskud, så ladningen er +. Grundstoffet med atomnummer 11 er natrium.

Ion Protoner Elektroner Ladning Formel
A 11 10 + Na+
B 17 18 − Cl−
C 20 18 2+ Ca2+

Ion B og ion C har lige mange elektroner. Det er antallet af protoner i kernen, der afgør, hvilket grundstof en ion hører til.

Opgave 2.1.sundhed.6: Forudsig ionen i medicinen

Lithium bruges i medicin mod den psykiske sygdom bipolar lidelse. Barium bruges i kontrastmiddel, som får maven og tarmen til at træde tydeligt frem på et røntgenbillede. Aluminium bruges i midler mod halsbrand, og brom blev tidligere brugt i beroligende medicin. I alle fire tilfælde er det ionen og ikke det rene grundstof, der bruges.

Brug hovedgruppens nummer til at forudsige, hvilken ion hvert af de fire grundstoffer danner. Find grundstofferne i det periodiske system i afsnit 1.3.

Lithium, barium, aluminium og brom

Find først ud af, hvilken hovedgruppe hvert grundstof står i. Symbolerne er Li, Ba, Al og Br.

Lithium står i hovedgruppe 1 og har 1 elektron i yderste skal. Lithium afgiver den, og ionen bliver Li+. Brom står i hovedgruppe 7 og mangler 1 elektron.

Grundstof Hovedgruppe Ion
Lithium 1 Li+
Barium 2 Ba2+
Aluminium 3 Al3+
Brom 7 Br−

Opgave 2.1.sundhed.7: Ion eller molekyle i kroppen?

Kroppen indeholder både ioner og molekyler.

  1. Fire af de syv formler herunder er ioner. Hvilke?

K+, O2, Cl−, H2O, Fe2+, CO2 og PO43−

  1. Det oxygen, du indånder, har formlen O2. Ionen oxid har formlen O2−. Hvad viser det sænkede 2-tal i O2, og hvad viser det hævede 2− i O2−?

En ion har en ladning. Hvordan bliver ladningen vist i en formel?

Se efter et hævet plus eller minus til sidst i formlen. De små, sænkede tal viser kun antallet af atomer.

  1. Ionerne er K+, Cl−, Fe2+ og PO43−. De tre andre, O2, H2O og CO2, er molekyler uden ladning.
  2. Det sænkede 2-tal i O2 viser, at molekylet består af 2 oxygenatomer. Det hævede 2− i O2− viser, at ionen har 2 negative ladninger i overskud.

Ionen PO43− sidder i knoglerne. Den består af flere atomer, men den har en ladning og er derfor en ion. Den slags ioner bliver forklaret i afsnit 2.2.

Opgave 2.1.sundhed.8: Hvorfor kun K+?

Kalium findes i blodet som ionen K+ og aldrig som K2+. Forklar hvorfor. Brug kaliums elektronstruktur og ædelgasreglen i din forklaring.

Skriv elektronstrukturen for et kaliumatom og for ionen K+. Hvor mange elektroner er der i yderste skal hos ionen?

Du kan begynde dine sætninger sådan:

  • Kalium har elektronstrukturen …
  • Når kalium afgiver … elektron, bliver elektronstrukturen …
  • Så har ionen … elektroner i yderste skal, og det passer med …
  • Hvis kalium skulle afgive én elektron mere, ville …

Kalium har elektronstrukturen (2, 8, 8, 1). Når kalium afgiver 1 elektron, bliver elektronstrukturen (2, 8, 8). Så har ionen 8 elektroner i yderste skal, og det passer med ædelgasreglen. Hvis kalium skulle afgive én elektron mere, ville ionen kun have 7 elektroner i yderste skal. Det sker ikke, fordi en yderste skal med 8 elektroner er meget stabil.