Revision  for  C1   C1  1  Fundamental  ideas   C1  2  Rocks  and  building  materials   C1  3  Metals  and  their  uses   C1  4  Crude  oil  and  fuels   C1  5  Products  from  oil   C1  6  Plant  oils   C1  7  Our  changing  planet  

C1  1.1,  1.2  and  1.3   Atoms  are  made  up   of  protons,   neutrons  and   electrons.  

Nucleus

ParFcle  

Charge  

Mass  

Proton  

+1  

1  

Neutron  

0  

1  

Electron  

-­‐1  

0  

Electrons  are  arranged  in   energy  levels  (shells).   The  fourth  shell  can  hold  18   electrons  (but  you  don’t   The  first  shell  can  hold  2   need  to  go  that  far).   electrons.  

The  second  shell  can   hold  8  electrons.  

Electron  configuraFons  can   be  wriTen  2,8,8,18.  

The  third  shell  can  hold  8   electrons.  

All  atoms  want  a  full  outer   shell  of  electrons,  and  they   will  do  that  by  gaining   electrons,  losing  electrons   or  sharing  electrons.  

C1  1.4  Forming  bonds   A  metal  atom  gives  electrons  to  a  non-­‐metal  atom,  so  that  both  of  them  have  full  outer  shells.   When  drawing  the  electron  configuraFon  for  an   ion,  we  draw  square  brackets  around  it,  and  put   the  charge  on  the  outside.  

Electron  configuraFons  can  be   wriTen  Na  [2,8]+    and  Cl    [2,8,8]-­‐    

-

+ Na

Cl

We  draw  the  electrons  as   different  shapes  to  show   which  atom  they  came   from  (dot  and  cross   diagrams)  

Charges  on  ions  from  different  groups   Group   Outer  shell  electrons  

1   1  

Electrons  gained/lost  

Loses   1  

Ion  charge  

+  

2   2  

3   3  

Loses     Loses   2   3   2+  

3+  

4   4   N/A  

N/A  

5   5  

6   6  

7   7  

Gains  3   Gains  2   Gains  1  

3-­‐  

2-­‐  

-­‐  

8   8   N/A  

N/A  

C1  1.4  Forming  bonds   If  the  posiFve  and  negaFve  ions  have  different  charges,  then  you  will  need  different   numbers  of  ions  to  balance  out  the  charge  e.g.  MgF2.  

-

2+ Mg

F

Remember:    Swap  n’  drop   Swap  the  ion  charge  numbers,  and  drop   them  down  to  the  boTom  right  of  the   element  symbol.    Get  rid  of  the  charge.   These  ions  are  on  your  data  sheet,  so  you   don’t  need  to  remember  them.  

Mg2+   MgF2  

F-­‐  

F

Compound  ions   If  your  compound  has  a  compound  ion   (OH-­‐,  NO3-­‐,  SO42-­‐,  CO32-­‐,  NH4+)  and  there  is   more  than  one  of  them,  you  need  to  put   it  in  brackets.     E.G  Mg(NO3)2,  or  (NH4)2O,  or  Al2(SO4)3  

C1  1.4  Forming  bonds  

Covalent  bonding  is  a  shared  pair  of  electrons.   Covalent  bonding  occurs  between  non   metals.     Group  4  elements  share  4  electrons.   Group  5  elements  share  3  electrons.   Group  6  elements  share  2  electrons.   Group  7  elements  and  hydrogen  share  1   electron.  

covalent bond F

simplified dot and cross diagram

solid line (one line = 1 pair)

F

H

F

F

O

H

H

N

H

H

F–F F

–F

H

Cl

O

C

O

Balancing  equaFons  

+

+

CH4  +  2O2  à  CO2  +  2H2O   There  are  4  hydrogens  here.     You  mulFply  the  big  number   by  the  liTle  number.   There  are  4  hydrogens  here,   bonded  together.  

There  are  2  molecules  of   oxygen  not  bonded  together.  

You  can  only  change  the  BIG  numbers  in  equaDons  –  we  cannot  change  the  small  numbers   or  add  or  take  away  any  reactants  or  products.  

C1  2.1  Limestone  and  its  uses   Carbon  dioxide  is  formed  from  thermal   decomposiFon  of  limestone  and  from  burning   methane.   Argon  and  nitrogen  come  from  the  air.   Calcium   carbonate  

Calcium   oxide  

Carbon     dioxide  

CaCO3          à            CaO  +            CO2  

ReacFon  of  thermal   decomposiFon   limestone.  

Methane  is  fuel   for  the  fire  to   heat  limestone.  

C1  2.2  ReacDons  of  carbonates   CaCO3(s)  à  CaO(s)  +  CO2(g)      

  CaO(s)  +  H2O(l)  à  Ca(OH)2(s)      

  Ca(OH)2(s)  à  Ca(OH)2(aq)      

 

Ca(OH)2(aq)  +  CO2(g)  à  CaCO3(s)  +  H2O(l)    

   

Limestone  is  heated  and   breaks  down  (thermal   decomposiFon)  into  calcium   oxide  (quicklime)  and  carbon   dioxide.   Calcium  oxide  (quicklime)  is   added  to  water  to  make  solid   calcium  hydroxide  (slaked   lime).   Solid  calcium  hydroxide   (slaked  lime)  is  dissolved  in   water  to  make  aqueous   calcium  hydroxide  (lime   water).   Aqueous  calcium  hydroxide   (lime  water)  is  added  to   carbon  dioxide  which  makes   calcium  carbonate  and  water.  

C1  2.3  Limestone  reacFon  cycle  and  C1  2.4  cement  and  concrete  

+

Sand

+

Sand

+

Water

+

Gravel

Concrete  

Cement   + Clay

+

Limestone

Water

Mortar   CaO

Calcium Carbonate   CaCO3

HEAT

Calcium Oxide  

+

+ Water

Calcium Hydroxide Limewater

Ca(OH)2

Carbon Dioxide CO2

C1  2.5  Limestone  issues   Limestone  quarrying  has  many  advantages   and  disadvantages:     Advantages     It  creates  jobs   It  provides  building  materials  nearby     Disadvantages     PolluFon   Noise  polluFon   It  ruins  the  landscape  

C1  3.1  ExtracFon  of  metals  

Extracted  using   electrolysis.  

Extracted  using   reducFon  by   carbon.  

Found  as   elements   (naFve).  

ReducFon  is  a  reacFon  that   removes  oxygen  from  the   metal  oxide.  

C1  3.2  ExtracFon  of  iron   Carbon  +  oxygen  à  Carbon  dioxide                C          +          O2          à                          CO2     Carbon  dioxide  +  carbon  à  Carbon  monoxide                          CO2                  +          C                à                          2CO     Iron  oxide  +  carbon  monoxide  à  Iron  +  carbon  dioxide            Fe2O3        +                          3CO                        à      2Fe    +                        3CO2     Iron  oxide  +  carbon  à  Iron  +  carbon  dioxide            2Fe2O3        +          3C      à    4Fe    +                      3CO2    

The  iron  produced  in  the  blast  furnace  is  4%  carbon.    This  is  called  pig   iron.      

Pure  iron  is  arranged  in  layers  .    When  an   atom  is  struck,  the  whole  layer  moves.     Pure  iron  is  malleable.  

Pig  iron  is  very  briTle  because  the  atoms   are  not  in  layers  due  to  the  carbon  atoms   disrupFng  the  layers.  

Steel   Low  carbon  steel   High  carbon  steel   Low  alloy  steels   High  alloy  steels   Stainless  steels  

Tungsten  steel  

ComposiFon   Uses   Iron,  carbon  (0.1%)   Cars, buildings and bridges   Iron,  carbon  (1.5%)   Tools, knives and swords   Iron,  carbon,   Cars,  trucks,   manganese,  nickel   bridges   Iron,  carbon,   Tools,  armour   chromium   Iron,  carbon,   Cutlery, nickel,  chromium   saucepans, medical instruments.   Iron,  carbon,   Drill bits   tungsten  

Pure  iron  is  arranged  in  layers  .    When  an   atom  is  struck,  the  whole  layer  moves.     Pure  iron  is  malleable.  

C1  3.2     Steels   Steels  are  mixtures  of  iron,   carbon  and  possibly  other   metals.    Steels  are  alloys.     Alloys  are  stronger  than   pure  metals  because  they   disrupt  the  layers  of  the   metals  and  stop  them   sliding  over  each  other.  

The  layers  of  alloys  are  disrupted,  so  they   stop  the  layers  of  metal  atoms  sliding  over   each  other.  

C1  3.3     Aluminium  and  Ftanium   Aluminium  is  too  reacFve  to  extract   from  its  ore  using  carbon,  so  it  is   extracted  using  electrolysis.     Aluminium  is  light  and  strong.    It  is   used  for  aircrah,  foil,  drinks  cans,   saucepans  and  bicycles.  

Titanium  is  not  reacFve,  but  if   carbon  is  used  to  displace  it,  it  will   form  briTle  Ftanium  carbide.     Instead,  Ftanium  oxide  is  reacted   with  chlorine  to  make  Ftanium   chloride.    It  is  then  reacted  with   sodium  to  make  Ftanium.    This  is   expensive  as  the  sodium  needs  to  be   extracted  using  electrolysis.  

C1  3.4  ExtracFon  of  copper  and  C1  3.6  metallic  issues.   Copper  sulphide  +  oxygen  à    Copper  +  sulphur  dioxide   This  is  called  smelFng.    Sulphur  dioxide  causes   acid  rain.   The  copper  then  undergoes  electrolysis     in  order  to  purify  it.   Copper  can  also  be  extracted  by  phytomining.         Plants  take  up  copper  from  the  soil.    The  plants  are   then  burnt  and  the  ashes  are  put  in  sulphuric  acid.     Scrap  iron  is  added  to  the  copper  sulphate  to  displace   it.     Iron  +  copper  sulphate  à  Copper  +  iron  sulphate   Copper  can  also  be  extracted  by  bioleaching.       Bacteria  feed  on  copper  ores  to  get  copper  soluFons.   These  soluFons  are  also  reacted  with  iron  to  extract  the   copper.       Iron  +  copper  sulphate  à  Copper  +  iron  sulphate  

C1  chapter  3.5  Useful  metals  and  C1  3.6   metallic  issues.   They  have  the  following   properFes:     Shiny   Malleable   Hard   Strong   High  melFng  point   It  is  good  to  recycle  metals   because  it  saves  energy  from   Sonorous   extracFng  them.    It  reduces   Conducts  electricity   polluFon  as  the  vehicles  are  no   Conducts  heat  

longer  needed  to  excavate  them   and  it  means  that  less  ore  is  used   up.    

C1  chapter  4.1  Crude  oil   Crude  oil  is  a  mixture  of  lots  of  different  chemicals   called  alkanes.      

Alkanes  only  contain   hydrogen  and  carbon   (hydrocarbons)  an  they   have  all  single  bonds  (they   are  saturated)  and  have  a   general  formula  of  CnH2n+2.  

C1  4.1  Alkanes  

Shorter  chain  alkanes  have:     Lower  boiling  points.     Low  viscosity.     High  flammability.  

Longer  chain  alkanes  have:     Higher  boiling  points.     High  viscosity.     Less  flammability.  

C1  4.2   FracFonal  disFllaFon       In  fracFonal  disFllaFon,   crude  oil  is  heated  up.     Smaller  alkanes  have  lower   boiling  points  and  they  go   to  the  top.     Larger  alkanes  have  larger   boiling  points  and  they  stay   at  the  boTom.       The  crude  oil  is  split  into   fracFons.    Each  fracFon  has   a  use.  

C1  4.3  and  C1  4.4  Burning  fuels  and  Cleaner  fuels.  

C1  4.5  AlternaFve  fuels   Biodiesel     Biodiesel  is  fuel  from  plant  or   animal  products,  such  as   vegetable  oils  or  animal  waste.       Advantages   •  It  burns  cleanly.   •  It  is  carbon  neutral.   •  It  is  less  harmful  to  plants   and  animals.   Disadvantages   •  It  needs  land  that  should  be   used  for  food.   •  It  destroys  habitats.  

Ethanol     Made  by  fermenFng   sugar  from  plants.       Advantages   •  It  burns  cleanly.   •  It  is  carbon   neutral.   Disadvantages   •  It  needs  land  that   should  be  used  for   food.   •  It  destroys   habitats.  

Hydrogen     Made  from  electrolysis   of  water.       Advantages   •  It  burns  cleanly.   •  Obtained  from  water   Disadvantages   •  Requires  electricity.   •  Explosive.   •  Needs  larger  volume   to  store.  

C1  5.1  Cracking  hydrocarbons   Alkenes  –  Alkenes  are  hydrocarbons  (made  up  of   carbon  and  hydrogen)  with  a  carbon-­‐carbon  double   bond  (C=C).    They  have  the  general  formula  CnH2n  (2   hydrogens  for  every  carbon).  

You  can  use  bromine  water  to  work  out  if  you   have  an  alkene.    Bromine  water  is  brown.    Alkenes   make  it  colourless.    Alkanes  do  not  change  the   colour  (it  stays  brown).  

Cracking  –  this  is  when  a  large  alkane  is  turned  into  a  smaller  alkane  and  an   alkene.  

C1  5.2  Making  polymers  from  alkenes   If  alkenes  are  put  under  a  high   temperature  and  pressure,   then  they  all  link  up  to  form  a   long  chain  called  a  polymer.    

An  individual  alkene  is   called  a  monomer   (mono  =  one,  mer  =   part).    When  they  are   joined  together,  they   become  a  polymer  (poly   =  many)  

An  individual  unit  is   in  square  brackets.   The  lines  show  that  it  is  bonded  to   monomers  outside  the  brackets.   n  =  a  big  number  

C1  5.3  New  and  useful  polymers   Hydrogels  are  polymers  that  can   trap  water  inside  them.    They  can   be  used  as  contact  lenses  or   dressings  for  burns.  

SFtches  can  be  made  from  shape   memory  polymers    which  Fghten   to  just  the  right  Fghtness  to  close  a   wound.    Eventually,  when  the   wound  is  healed,  they  dissolve   away.  

Plasters  can  be  made  from   light  sensiFve  polymers  that   lose  their  sFckiness  when   exposed  to  light.    Instead  of   ripping  the  plaster  off,  you   can  just  rip  the  cover  off   which  makes  the  plaster  fall   away.  

C1  5.4  PlasFc  waste      

Landfill  

Advantages  

Easy   RelaFvely   cheap   Quick  

Disadvantages  

Uses  up  land   The  plasFcs   stay  for   centuries  

IncineraFon  

Recycling  

Biodegradable   plasFcs  

Quick   Saves  energy  and   Saves  landfill   The  plasFcs  can   resources.   space.   be  used  as  fuel.   Preserves  crude  oil   supplies.   Tropical  forests  are   destroyed  to  create   farm  land.   Causes  polluFon   Takes  Fme  and   Needs  land  space   fuel  (to  transport   to  grow  crops   and  sort).   (reduces  land  space   Recycled  plasFc  is   to  grow  food)   never  as  strong  as   original  plasFc.  

C1  5.5  Ethanol   Ethanol  can  be  made  by  fermentaDon   yeast   Sugar  (glucose)    

 

 

 

 Ethanol        +  carbon  dioxide  

C6H12O6                                    2C2H5OH  +  2  CO2   Sugar  is  a  renewable  resource,  but  it  needs  land  to  grow,  which  would   take  away  land  needed  to  grow  food.   Ethanol  can  also  be  made  by  hydraDon  (Adding  water  to)  ethene.  

Ethene  +  steam     C2H4  +  H2O                          

Phosphoric  acid  catalyst          

 

 Ethanol  

                         C2H5OH  

Ethene  is  from  crude  oil,    so  this  method  is  non  renewable.     It  does  produce  pure  ethanol,  however.  

Ethanol  can  be  used  as  a  fuel  or  a   solvent.  

C1  6.1  ExtracFng  vegatable  oil   Plants  use  energy  from  the  sun  to  make  glucose.    They  then  turn  this  glucose  into   other  chemicals,  such  as  vegetable  oil.   Chlorophyll   Carbon  dioxide  +  water     6CO2                +  6H2O  

Sunlight  

Glucose      +  oxygen   C6H12O6    +  6O2  

Vegatable  oils  are  unsaturated  (they  have  carbon-­‐carbon  double  bonds).    Animal  fats  are   saturated  (they  have  no  double  bonds).    Vegatable  oils  are  liquids  at  room  temperature.     Animal  fats  are  solids  at  room  temperature.  

Animal     fat  

Vegetable   oil  

Animal     Vegetable  oil   fat  

C1  6.2  Cooking  with  vegetable  oils   Cooking  things  in  oil  (compared  to  cooking  things   in  water)  cooks  them  more  quickly  (because  oil   has  a  higher  boiling  point),  makes  the  outside  of   the  food  change  colour  and  crispier,  and  makes   the  inside  soher.   Cooking  in  water.     Foods  cooked  in  oil  have  more  energy  than  foods   cooked  in  water.  

vs   Cooking  in  oil.  

HydrogenaDon  of  vegetable  oils   Hardened   vegetable  oil  

Unsaturated   vegetable  oil  

H C

H C

+  H

H

Nickel   60oC  

H

H

C H

C H

C1  6.3  Everyday  emulsions   When  water  and  oil   mix,  liTle  droplets  of  oil   form  in  the  water.    This   mixture  is  called  an   emulsion.       We  use  emulsifiers  to  help  oil  and   water  mix.    Emulsifiers  have  two   parts  –a  head  that  mixes  with   water  (hydrophilic)  and  a  tail  that   mixes  with  oil  (hydrophobic).  

However,  water  and  oil   do  not  mix  easily  (they   are  immiscible),  so  they   end  up  like  this.   This  is  how  emulsifiers  help  oil  and  water  mix.  

Oil   Emulsifiers  can  be   used  to  help  make   mayonnaise  and   detergents  to  help   wash  up  oily  pans.  

Water  

C1  6.4  Food  issues   A  food  addiFve  is  a  substance  that  is  added  to  a  food   to  improve  its  taste,  preserve  it  or  change  its  colour.     All  food  addiFves  in  our  food  have  an  E  number  to   prove  that  they  have  passed  a  safety  standard.       Emulsifiers  have  an  E  number  that  begins  with  4.     Emulsifers  stop  oil  and  water  based  substances  from   separaFng.    Emulsifiers  are  needed  in  chocolate,   mayonaise  and  ice  cream.    So  emulsifers  make  foods   with  lots  of  energy  easier  to  eat  and  so  it  is  tempFng   to  eat  more  faTy  food.  

vs  

Vegetable  oils  are  healthier  than   animal  fats.    They  contain  vitamin  E   and    they  are  beTer  for  the  heart   than  animal  fats.  

C1  7.1  Structure  of  the  Earth   Atmosphere   Crust   About  100km  from   5  –  70km  thick   the  surface  to  the  top.  

Mantle   3000km  thick  

Made  of  78%   Made  of  rock.    We  get     Semi  liquid.    It  can   nitrogen,  21%  oxygen,   minerals  from  the   flow  very  slowly.    The   1%  argon  and  0.04%   crust  and  the  oceans.   crust  floats  on  top  of   carbon  dioxide.    We   it.   collect  the  gases  from   the  atmosphere  to   use.   We  know  what  the   inside  of  the  earth  is   like  from  earthquake   data.    The  way  the   earthquake  waves   bend  tell  us  the  density   of  the  substances   below  the  surface.  

Core   3500km  in  diameter  

Made  of  iron  and   nickel.    The  outer  part   is  liquid  due  to  the   high  temperature  and   the  inner  part  is  solid   due  to  the  high   pressure.  

C1  7.2  The  restless  Earth   The  Earth’s  crust  is  split  into  secFons  called   plates.    The  plate  boundaries  are  where  we  find   earthquakes,  volcanoes  and  mountains.         Mountains  form  when  two  plates  move  together.     Earthquakes  occur  when  two  plates  rub  side  by   side.   Plates  move  because  they  are  floaFng  on  top   of  the  semi-­‐liquid  mantle.    RadioacFve   processes  in  the  mantle  release  heat  which   make  convecFon  currents  which  make  the   plates  move.  

Alfred  Wegener  came  up  with  the  theory  of  plate  tectonics.    His  evidence  was  that   fossils  and  rocks  on  different  conFnents  were  similar,  indicaFng  that  they  were   once  joined.    However,  this  was  also  supported  by  the  idea  of  a  land  bridge  which   connected  South  America  and  Africa.    His  theories  were  not  accepted  unFl  50  years   later  when  scienFsts  discovered  something  called  seafloor  spreading.      

C1  7.3  The  Earth’s  atmosphere  in  the  past   4  Billion  years  ago   Earth’s  atmosphere  was   mainly  carbon  dioxide,   with  methane,  water   vapour,  nitrogen  and   ammonia.  

4  billion  years  ago       The  oceans  are  formed   when  water  vapour   condensed.  

3.4  Billion  years  ago       Life  was  formed.    It  was   bacteria  that  used  undersea   volcanoes  as  a  source  of   food.   2.5  Billion  years  ago       Algae  evolved  which   could  use   photosynthesis  to   make  food  from  gases   in  the  atmosphere.  

200  million  years  ago       The  Earth’s   atmosphere  is  the   same  as  what  it  is   today.  

600  million  years  ago     Animals  evolved  which   could  use  the  oxygen   for  respiraFon.  

2.5  Billion  years  ago       The  oxygen  in  the  atmosphere   reacts  with  the  methane  and  the   ammonia  in  the  atmosphere.      

C1  7.4  Life  on  Earth   The  Miller-­‐Urey  experiment  took   place  in  1953.    The  scienFsts  took   the  substances  that  were  in  the   atmosphere  billions  years  ago.     They  used  water,  methane,   ammonia  and  hydrogen  and  passed   an  electric  spark  through  them.     They  got  11  amino  acids.  

C1  7.5  Gases  in  the  atmosphere   Carbon  dioxide   has  been  ‘locked   into’  rocks  such   as  limestone.   Ammonia  and  methane  in  the   atmosphere  reacted  with   oxygen  to  form  carbon   dioxide,  water  and  nitrogen.   CH4  +  2O2  à  CO2  +  2H2O   4NH3  +  3O2  à  2N2  +  6H2O  

The  gases  in  the  atmosphere   can  be  removed  by  fracFonal   disFllaFon.    The  gases  are   cooled  to  a  temperature   below  -­‐200oC  and  gradually   heated  up.  Nitrogen  boils  off   first  at  -­‐196oC.  

C1  7.6  Carbon  dioxide  in  the  atmosphere   The  carbon  cycle   issolves hotosynthesis

Respirati on lants

espiratio n nimals

alcium arbonate Sedimentation

Sedimentation

imestone

Since  the  1960s,  the  amount  of  carbon  dioxide  in  the   atmosphere  has  increased.    This  may  be  due  to  burning  fossil   fuels.    Some  of  the  carbon  dioxide  is  absorbed  into  the  oceans.     This  makes  them  more  acidic,  which  reacts  with  coral  reefs.