81 interaktiva simulatorer

Du får tio okända prover, som heter ”Prov A … Prov J”, och du analyserar dem med fyra reagens: flamfärg, natriumhydroxid, bariumklorid och silvernitrat. När en fällning har bildats tillsätter du överskott av NaOH/NH₃, utspädd HCl eller ammoniaklösning för den slutliga identifieringen, och jonformeln för varje reaktion visas direkt. Det följer lärobokens flödesscheman i figur 1.4.2 (katjoner) och 1.4.3 (anjoner) exakt, och när du har identifierat alla prover visas din poäng och antalet misstag.

Till vänster filtrerar du efter reaktionstyp (substitution, addition, eliminering, förestring, hydrolys, oxidation, polymerisation, isomerisering, kväveföreningar) och väljer en reaktion. I mitten spelas mekanismen upp bild för bild: utgångsämne och reagens → bindningsbrytning, ny bindning bildas, karbokatjon eller enol som mellanprodukt → produkt. Stega igenom den manuellt med knapparna ◀ ▶ eller automatiskt med ▶▶ (var 0.9 s). I reaktioner som följer Markovnikovs regel visas påminnelsen ”väte adderas till den kolatom som redan har flest väteatomer”, och sekundära och primära karbokatjoner visas sida vid sida. Till höger: hela reaktionsformeln med villkor, en förklaring av steget och en ”Varför?”-anteckning. I läget ”Test” får du 10 frågor: förutsäg produkten, ange reaktionstypen, välj Markovnikovs huvudprodukt och identifiera villkoren.

Hur skiljer sig starka och svaga syror åt? Använd labbverktygen och ta reda på det! Doppa pH-papper eller mätaren i lösningen för att mäta pH, eller testa ledningsförmågan med elektroderna. Se sedan hur lösningens typ och styrka påverkar pH. Kan en lösning av en svag syra ha samma pH som en lösning av en stark syra?

Vad händer när två atomer kommer nära varandra? På långt avstånd attraherar atomer varandra svagt, men om de kommer för nära repellerar de varandra starkt. Välj ett atompar (neon, argon, syre), ändra avståndet mellan dem och se hur den potentiella energikurvan (σ och ε) ändras. Den rörliga atomen svänger kring sin jämviktspunkt – precis som om de två vore sammankopplade med en osynlig fjäder!

Vid en kemisk reaktion varken skapas eller förstörs atomer – de byter bara plats. Därför måste antalet atomer av varje grundämne vara lika på båda sidor av reaktionsformeln. Justera koefficienterna (talen) uppåt och nedåt för att balansera formeln. Du kan kontrollera med molekyler, en balansvåg eller ett stapeldiagram. När den är balanserad dyker 😊 upp!

Vad händer när du gnider en ballong mot en tröja? Negativa laddningar (elektroner) flyttar från tröjan till ballongen, och ballongen blir negativt laddad. Den negativt laddade ballongen attraherar väggen och fastnar på den (statisk elektricitet). Dra ballongen, gnid den mot tröjan och för den sedan till väggen. Tryck på ”Ta bort vägg” så åker ballongen tillbaka till den positivt laddade tröjan. Se vad som händer i läget som visar laddningarna!

Vad är en lösnings koncentration? Koncentration = mol löst ämne / lösningens volym. Tillsätt ämne i bägaren så stiger koncentrationen; tillsätt vatten (späd) så sjunker den. Dunsta av vatten så stiger koncentrationen igen, men om du häller ut lösning förblir koncentrationen oförändrad. Välj ämnen med olika färger, doppa koncentrationsmätaren i lösningen och mät i mol/l. Tillsätter du för mycket ämne blir lösningen mättad, och överskottet sjunker till botten!

Kaffe, mjölk, läsk, batterisyra – hur sura eller basiska är de här vätskorna? pH-skalan går från 0-14: 7 är neutralt (vatten), under 7 är surt och över det är basiskt. Välj en vätska, doppa pH-mätaren i lösningen och mät. Se hur tillsats av vatten (spädning) för pH närmare 7 (neutralt)!

Molaritet (mol/l) = mol löst ämne / lösningens volym (i liter). Använd reglagen för att ändra mängden löst ämne (mol) och lösningens volym, och se hur koncentrationen ändras. Ju mer löst ämne eller ju mindre volym, desto högre koncentration. Blir den för hög blir lösningen mättad och överskottet sjunker till botten!

En atom består av protoner, neutroner och elektroner. Protonerna och neutronerna finns i kärnan, och elektronerna finns i skalen. Antalet protoner avgör vilket grundämne det är (1 proton = väte, 2 = helium...). Ändra antalet protoner, neutroner och elektroner och se vilket grundämne du får och hur laddningen (protoner − elektroner) och masstalet (protoner + neutroner) ändras. Är antalet protoner och elektroner lika är det en neutral atom; annars är det en jon!

Molekyler består av atomer. Sätt ihop väte- (H), syre- (O), kol- (C) och kväveatomer (N) i rätt förhållanden för att bygga molekyler. Exempel: 2 väte + 1 syre = vatten (H₂O). Så fort rätt atomer sitter ihop bildas molekylen automatiskt och läggs till i din samling. Hur många molekyler kan du bygga?

Atomer av samma grundämne kan ha olika antal neutroner – de kallas isotoper. Isotoper har samma antal protoner (så de är samma grundämne) men olika masstal (protoner + neutroner). Välj ett grundämne och ändra antalet neutroner, och se vilken isotop du får, hur vanlig den är i naturen och vilken atommassa den har. Exempel: kol-12 är vanligast, medan kol-14 är instabilt!

Under en reaktion förbrukas reaktanterna i ett bestämt förhållande. Om en reaktant tar slut först (den begränsande reaktanten) blir det något kvar av den andra. Exempel: 2 brödskivor + 1 ostskiva = 1 smörgås. Om du har 5 brödskivor och 3 ostskivor, hur många smörgåsar kan du göra, och vad blir över? Justera mängderna reaktanter och se hur produkterna och resterna ändras. Testa också med riktiga reaktioner, som att bilda vatten och ammoniak!

Varför är lösningar färgade? Lys med en laser in i en färgad lösning och mät med detektorn hur mycket ljus som absorberas och hur mycket som passerar igenom. Ändra det lösta ämnet, koncentrationen, kyvettens bredd och ljusets våglängd, och se hur absorbansen ändras enligt Beers lag A = ε·l·c. Ju mer koncentrerad lösningen är och ju bredare kyvetten är, desto mer ljus absorberas.

Atomer drar inte till sig elektroner lika starkt. Ändra elektronegativiteten (EN) hos de två atomerna och se hur elektronerna förskjuts mot atomen som drar hårdare, så att den blir δ− (negativ) och den andra δ+ (positiv). Pilen för bindningsdipolen visar EN-skillnaden: en liten skillnad betyder en kovalent bindning, en stor en jonbindning. Slå på det elektriska fältet så vrider sig den polära molekylen i fältets riktning.

Varför flyter trä i vatten medan järn sjunker? Densitet = massa ÷ volym. Välj ett material (trä, is, glas, järn, koppar, guld) och ändra dess volym, eller gör ett eget block och ställ in dess massa och volym. Om densiteten är mindre än vattnets densitet, 1.0 kg/l, flyter blocket; är den större sjunker det. När ett block flyter beror det på densiteten hur stor del av det som är under vattnet.

Varför sprids en doft genom ett rum? Behållaren är delad i två delar av en vägg: blå gaspartiklar till vänster, röda till höger. Ställ in antalet partiklar och temperaturen, och tryck sedan på knappen ”Ta bort vägg”. Partiklarna fortsätter att röra sig och kollidera och blandas gradvis tills de har spridit sig jämnt i hela behållaren. Ju högre temperatur, desto snabbare rör sig partiklarna och desto snabbare sprids de.

Hur påverkar laddningar varandra? Coulombs lag: F = k·q₁·q₂ / r². Dra de två laddningarna längs linjen för att ändra avståndet, och ställ in deras storlek och tecken (+/−). Lika laddningar repellerar varandra och olika laddningar attraherar varandra. Ju större laddningarna är och ju närmare de är, desto kraftigare ökar kraften.

Vad består en atomkärna av? Lägg till och ta bort protoner och neutroner för att bygga en kärna. Antalet protoner avgör vilket grundämne det är, och protoner+neutroner ger masstalet. Se i nuklidkartan om kärnan är stabil (mörkblå) eller sönderfaller radioaktivt (β⁻, β⁺, emission). Om det finns för många eller för få neutroner blir kärnan instabil.

Hur växelverkar ljus med molekyler? Välj en ljuskälla (mikrovågor, infrarött, synligt ljus, ultraviolett) och skjut fotoner mot en molekyl. Molekylen absorberar en foton med rätt energi och reagerar: vatten roterar, koldioxid vibrerar, kvävedioxid lyser och ozon bryts sönder i ultraviolett ljus. Vissa molekyler, som N₂ och O₂, släpper rakt igenom ljuset.

Hur upptäckte Rutherford atomkärnan? Skjut positivt laddade alfapartiklar mot en tunn guldfolie. De flesta passerar rakt igenom, men vissa som passerar nära en kärna avböjs kraftigt av coulombrepulsionen, och de som träffar den rakt studsar tillbaka. Ändra antalet protoner i kärnan eller energin och se hur avböjningen ändras – det här experimentet visade att atomens massa är samlad i en mycket liten kärna.

Varför har molekyler bestämda former? Lägg till bindningar (enkel-, dubbel-, trippelbindningar) och fria elektronpar på centralatomen. Elektronpar repellerar varandra och sprider ut sig så långt ifrån varandra som möjligt (VSEPR-teorin). Beroende på antalet domäner får du former som linjär, trigonal plan, tetraedrisk, vinklad och pyramidal. Lägger du till ett fritt elektronpar ändras formen och bindningsvinkeln blir mindre.

Varför smälter is och avdunstar vatten? Välj ett ämne (neon, argon, syre, vatten) och ändra temperaturen med värmaren/kylaren. När det är kallt bildar partiklarna ett gitter och rör sig knappt (fast); när det är varmt skiljs de åt och flyter (flytande); när det är hett flyger de fritt omkring (gas). Följ temperaturen och fasen på termometern.

Vad beror gastrycket på? Lägg till partiklar med pumpen, ändra temperaturen med värmaren/kylaren och flytta kolven för att minska volymen. Partiklarna studsar elastiskt mot väggarna och skapar tryck. Ju fler partiklar, ju varmare gas eller ju mindre volym, desto högre tryck (PV = NkT). Följ trycket på manometern och temperaturen på termometern.

Hur hänger en gas tryck, volym och temperatur ihop? Lägg till tunga (blå) och lätta (röda) partiklar med pumpen. Välj ”Konstant T” så stiger trycket när du minskar volymen (Boyles lag, P·V=konst). Välj ”Konstant V” så stiger trycket när du värmer gasen (Gay-Lussacs lag, P/T=konst). Följ sambandskurvan i minidiagrammet.

Varför har molekyler bestämda former? Lägg till enkelbindningar och fria elektronpar på centralatomen. Elektrondomäner repellerar varandra och sprider ut sig så långt ifrån varandra som möjligt (VSEPR-teorin): 2 domäner ger en linjär form, 3 trigonal plan och 4 tetraedrisk. Lägger du till ett fritt elektronpar ändras formen (vatten är vinklat, ammoniak är pyramidal) och bindningsvinkeln blir mindre. Testa med CO₂, BF₃, H₂O, NH₃ och CH₄.

Kaffe, mjölk, citron, tvål – hur sura eller basiska är de? När du väljer en vätska visar pH-mätaren ett värde från 0–14: 7 är neutralt, lägre är surt (rött), högre är basiskt (rosa). Visa förhållandet mellan H₃O⁺-joner (syra) och OH⁻-joner (bas) som staplar. I sura vätskor dominerar H₃O⁺, medan basiska har mycket OH⁻.

Varför växlar ämnen mellan fast, flytande och gasformigt tillstånd? Välj neon, argon, syre eller vatten och ändra temperaturen med värmaren/kylaren. När det är kallt bildar partiklarna ett gitter och rör sig knappt (fast); när det är varmt skiljs de åt och flyter (flytande); när det är hett flyger de fritt omkring (gas). En punkt visar var ämnet befinner sig i fasdiagrammet beroende på temperatur och tryck – mer detaljerat än versionen Grunder!

Välj ett grundämne med Z=1..20 så visar energidiagrammet hur elektronerna fyller orbitalerna enligt uppbyggnadsprincipen – med början i orbitalen med lägst energi – och hur de enligt Hunds regel först fyller orbitaler med samma energi en i taget. Elektronkonfigurationens fullständiga (1s²2s²…) och förkortade ([Ne]3s¹) skrivsätt visas sida vid sida.

Tryck på något av de 20 första grundämnena i periodiska systemet så ritas Bohrmodellen av dess atom. Gå åt höger och nedåt, jämför och se själv att period = antal skal och grupp = antal elektroner i det yttersta skalet (valensskalet).

Visar atomradie, joniseringsenergi, elektronegativitet och metallisk karaktär för de 20 första grundämnena som en färgkarta (heatmap). Välj en trend och tryck på grundämnen för att jämföra deras värden – mönstret för hur de ändras över en period och nedåt i en grupp syns med en gång.

Välj en katjon (positiv jon) och en anjon (negativ jon), så räknas indexen ut med korsregeln och föreningens formel byggs: Al³⁺ + O²⁻ → Al₂O₃. Föreningens namn, klass (oxid, bas, syra, salt) och laddningsbalans visas bredvid – lär dig skriva formler här och nu!

Metaller, icke-metaller, syror, baser, oxider, salter – blanda vilka som helst av de 60 ämnena precis som du vill. Om en reaktion sker ser du färgen i kolven ändras, bubblor bildas, en fällning sjunka till botten och värme avges eller tas upp. Bäst av allt: varje reaktion skrivs i tre former samtidigt – i ord, med kemiska formler och som balanserad reaktionsformel. Med knappen ”Värm 🔥” kan du också se ett enskilt ämne sönderdelas.

En riktig labbänk: tillsätt vatten, syror, baser, salter, metaller och indikatorer i en glasbägare och se vad som händer. Tabellen visar direkt varje ämnes antal mol, löslighet (g/l) och hur många procent som har löst sig. Höjer du temperaturen ändras lösligheten. Varje reaktion som sker registreras i ord och som balanserad reaktionsformel. I läget ”Brännare” lägger du ett ämne på ett urglas, värmer det i lågan och ser sönderdelningsreaktionen.

Välj en reaktion från fem typer – syntes, förbränning, enkel substitution, dubbel substitution och sönderdelning – och justera koefficienterna med knapparna +/−. Tabellen visar antalet atomer av varje grundämne på vänster och höger sida och blir grön när de är i balans. Om du kör fast visar knappen ”Svar” rätt koefficienter.

Metallernas spänningsserie (K…Au, med H₂ markerat) och halogenserien (F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂) finns alltid på skärmen. Välj ett grundämne och lägg det i en syra, vatten eller en saltlösning – du ser direkt om en reaktion sker, varför och den balanserade reaktionsformeln.

Välj bland 20 föreningar av 3–4 grundämnen, som H₂SO₄, KMnO₄ och K₂Cr₂O₇, och använd de kända oxidationstalen (H +1, O −2 …) för att hitta det markerade grundämnets oxidationstal med knapparna +/−. Har du rätt visas hela den uträknade lösningen.

20 redoxreaktioner på 3 nivåer: lätt, medel och avancerad. För varje reaktion ser du vilka grundämnen som oxideras och reduceras, antalet överförda elektroner och reaktionstypen (intermolekylär, intramolekylär, disproportionering), och du balanserar den med tabellen över antal atomer.

Det flyter 12 sorters skräp i sjön. Sortera dem rätt i kärlen för plast, glas, metall och organiskt avfall, så sjunker föroreningsnivån, vattnet blir gradvis klart och fiskarna och de andra djuren kommer tillbaka.

Visar kretsloppet där fabriksrök – gaserna SO₂ och NO₂ – når molnen och blir surt regn. Ta bort källorna en i taget så stiger regnets pH från 3.5 till 5.6, rent regns pH, och de vissnade växterna blommar igen.

Ta bort källor som råkol, gamla bussar och skorstenar utan filter, och sätt förbättrat bränsle, eldrivna transporter och filter i deras ställe. AQI sjunker från 300 till 50 och den smoggiga himlen klarnar.

I ett landskap med berg, en flod och skog finns förorenare som avloppsvatten, soptippar och rykande skorstenar. Ta bort dem, lägg sedan till reningsverk och sorteringskärl och plantera träd – floden blir klar och djuren kommer tillbaka.

Vrid på byrettens kran för att hälla i bägaren droppvis eller i en stråle. Välj ämnen från kategorierna vatten, syror, baser, salter, indikatorer och organiska ämnen, och se antal mol och andelen löst i procent i innehållstabellen. Höjer du temperaturen ändras lösligheten, och över 100°C kokar det. Fliken för reaktioner visar reaktionerna i bägaren som balanserade reaktionsformler.

Droppa etanol på en metallskål och tänd den så får du en blå låga. Tillsätt ett metallsalt så får lågan jonens färg: kalium violett, natrium gult, koppar blågrönt, kalcium orange. I testläget gissar du vilken jon ett dolt salt innehåller utifrån flamfärgen – en riktig metod inom analytisk kemi.

Blanda lösningar av 8 katjoner (Ag⁺, Pb²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Na⁺) och 7 anjoner (Cl⁻, I⁻, SO₄²⁻, CO₃²⁻, OH⁻, S²⁻, NO₃⁻) parvis och se direkt utifrån löslighetsreglerna om en fällning bildas. Gör det det blir bägaren grumlig och en färgad hög sjunker till botten, och både den fullständiga och den förkortade jonformeln skrivs ut. Använd sedan knappen ”Filtrera” så stannar fällningen kvar på papperet och filtratet rinner igenom, som i figur 1.3.3, och använd ”Torka” för att få fram det rena saltet – hur många av de 26 fällningarna kan du hitta?

Välj ett av 8 ämnen (rent vatten, naftalen, stearinsyra, ren koppar – saltvatten, is med jord, ljusvax, bronslegering) och tryck på ”Värm”: klockan startar och temperatur–tid-kurvan ritas realistiskt från vänster till höger på ~4 sekunder. När ett rent ämne når sin smältpunkt blir kurvan PLAN – all värme går åt till att bryta ner kristallstrukturen; en blandning har ingen plan del, bara ett SLUTTANDE intervall, och det visas med tydliga markeringar, streckade linjer och förklaringar. Knappen ”Jämför” ritar två ämnen i samma diagram samtidigt (till exempel rent vatten och saltvatten, eller ren koppar och bronslegering) så att du direkt kan jämföra skillnaden.

Välj ett ämne i listan till vänster, sätt en fläck på startlinjen som är dragen med blyerts och doppa papperet i lösningsmedlet i glasburken. När lösningsmedlet sugs upp i papperet delar sig en fläck som såg ut att vara en enda och rör sig uppåt, och när lösningsmedelsfronten stannar mäts varje fläcks Rf-värde (sträckan fläcken har vandrat a ÷ sträckan lösningsmedlet har vandrat b) med pilar och streckade linjer. En fläck betyder RENT; två eller fler fläckar betyder en BLANDNING – testa alla 10 ämnen (4 rena, 6 blandningar) för att få den sammanlagda slutsatsen.

Välj en process till vänster och stega igenom varje steg med knapparna ◀ ▶ – all utrustning, som rostugnen, konvertern, absorptionstornet, masugnen, flotationstanken och Fraschbrunnen, visas som ett animerat diagram med rör, flöden, lågor och termometrar. Till höger visas villkoren för steget (temperatur, tryck, katalysator) i fetstil ovanför dess reaktionsformel, och förklaringen använder lärobokens formuleringar. I läget ”Justera” ändrar du temperatur, tryck och katalysator för kontaktprocessen och Habermetoden – produktutbytet och reaktionshastigheten ändras direkt och jämförs med de optimala industriella villkoren. I läget ”Test” får du 6 frågor: ordna stegen, välj villkoren och identifiera reaktionerna.

Se katalogens 140 organiska föreningar i tre framställningar (utförlig, förkortad och skelettformel), tillsammans med IUPAC-namn, allmän formel, egenskaper, ett kokpunktsdiagram för den homologa serien och isomerer. I läget ”Bygg” väljer du kedja, multipelbindningar, funktionella grupper och substituenter för att sätta ihop en molekyl och få dess namn. I läget ”Test” finns en uppsättning med 10 frågor.