Organisk kemi och miljökemi, period 3

Vi läser och lär oss om kolets kemi; kolatomens uppbyggnad och kolets kretslopp, men också vilka egenskaper kol har samt hur ämnen som innehåller kol påverkar vår miljö.

Lektionsanteckningar organisk kemi.

 

Här kommer några minnesanteckningar för att det ska gå lite lättare för dig att plugga.

 

Repetition av begrepp från åk 7:

·      Atom – vi brukar kalla en atom den minsta beståndsdelen. Den är uppbyggd av tre olika partiklar; protoner (positivt laddade) och neutroner (oladdade) bildar atomkärnan och elektroner (negativt laddade) bildar skal runt kärnan. Kommer du ihåg hur den ritas upp?

·      Molekyl – minst två atomer som sitter ihop, tex H₂O och O_2,

·      Kemisk förening – ett ämne som är sammansatt av olika atomslag (grundämne – ett atomslag, t ex syre O₂)

·      Kemisk reaktion – när ämnen förvandlas till nya ämnen

Det finns ett papper med kemiska beteckningar om du inte kommer ihåg.

 

Till läxförhör 1

Kolföreningar sid.158-160

Organisk kemi handlar om alla kemiska föreningar som innehåller kol.

Kemiska tecknet för kol är C

Kemiska tecknet för väte är H

Kolatomen kan binda sig till fyra ämnen. Den har fyra bindningar.

Kolväten= Kemiska föreningar med kol och väte.

                                            H

Strukturformel, t ex      H – C – H

                                            H

Molekylformel, t ex CH₄

 

Metanserien, alkaner (Enkla bindningar mellan kolen) sid.161-168

Du ska kunna namn, molekylformel och strukturformel på nedanstående alkaner. Rita gärna upp dem i din anteckningsbok.

·      Metan

·      Etan

·      Propan

·      Butan

·      Pentan

·      Hexan

·      Heptan

·      Oktan

·      Nonan

·      Dekan

Isomerer = Förgrenade kolkedjor

Alkener = Dubbelbindning mellan kol

Alkyner = Trippelbindning mellan kol

Med ett gemensamt namn kallas alkener och alkyner för omättade kolväten.

 

Alkoholer sid.169-172

Alkoholer kan bildas genom jäsning av frukt och bär.

Alkoholer är mer eller mindre giftiga.

Stark lukt

Brännande smak

Leder inte ström

Många går lätt att lösa i vatten.

Alla alkoholer innehåller en OH-grupp.

Man blir blind om man dricker metanol (träsprit).

Etanol finns i vin, öl och sprit.

Flervärda alkoholer innehåller fler OH-grupper, t ex glykol och glycerol.

Glykol används till kylarvätska

Glycerol används till hudkrämer.

Du ska kunna namn, molekylformel och strukturformel på de vanligaste alkoholerna (metanol, etanol, glykol och glycerol)

 

Till läxförhör 2

 Kolets olika former s.244-250

- Amorft kol: kolatomer utan ett visst mönster, atomerna sitter huller om buller,  t ex aktivt kol (fångar upp andra ämnen) och träkol (används vid grillning)

- Diamant: hårt, kan framställas från grafit, men blir inte lika värdefulla och vackra som naturliga diamanter

-Grafit: mjukt, kolatomerna ligger i lager som lätt lossnar (finns i blyertspennor)

-Fullerener: leder ström, fotbollsmolekyler eller rörformade

- Grafen: leder ström, genomskinligt, ogenomträngligt för gaser och vätskor

 

Fossila bränslen sid 251-256

Tre sorters fossila bränslen

·      Stenkol

·      Olja

·      Naturgas används i stora delar av världen, men inte så mycket här i Sverige

Råoljan behöver delas upp genom att den kokas upp i ett oljeraffinaderi. Se bild s. 166-167. Då utvinns en massa olika produkter, t ex bensin och asfalt.

Krackning: När man slår sönder långa kolväten så att de blir lagom långa och kan användas till bensin. Bensin består av 5-10 kolatomer.

 

 

Till läxförhör 3

Kolets kretslopp sid 257-260

 

När djur och växter äter förbränns födan. En restprodukt som bildas är koldioxid. Koldioxiden tas upp av växter genom fotosyntesen. När djur och växter dör bryts de ner av saprofyter. Vid saprofyternas nedbrytning bildas också koldioxid genom cellandningen. Vi tar också upp fossila bränslen ur marken som vi sedan förbränner. En del av koldioxiden som förbränns av organismer, kraftverk och bilar åker upp i atmosfären och håller temperaturen på jorden medan en del tas upp av växter. Så här fortsätter det.

 

 Vattnets kretslopp

Vattnets kretslopp kan du säkert redan. Tänk på att vattnets kretslopp är en spridningsväg för olika kemiska föreningar.

  

Miljöproblem

 

Fossila bränslen, sid 251-256

Den största delen av de kolväten vi använder kommer från fossila bränslen. Det finns tre typer av fossila bränslen; stenkol, olja och naturgas.

Stenkol – används till att elda med i kolkraftverk för att främst få elektricitet

Olja – råolja delas upp i olika kolväten i ett oljeraffinaderi. Ex på ämnen som utvinns ur ett destillationstorn är asfalt, eldningsolja, diesel, bensin, fotogen och plaster.

 

Förbränning, sid 261-265

En stor del av de luftföroreningar vi har beror på att vi använder fossila bränslen för att värma våra hus och driva olika fordon. Vid förbränning av fossila bränslen bildas alltid koldioxid och vatten, men också svavel- och kväveoxider.

Vi behöver minska utsläppen av dessa ämnen och det kan vi göra genom att t ex  använda förnyelsebara energikällor till att driva fordon på, använda katalysatorer i bilar, tänka på vad vi äter och ändra våra resvanor.

Det finns en annan grupp bränslen vi kan använda utan att öka på koldioxidutsläppen och de kallas biobränslen. De är växter som lever just nu så de tar upp lika mycket koldioxid när de lever som de sedan avges när de förbränns. Växterna kan omvandlas till metanol och biogas som kan användas som bränsle i bussar och bilar, istället för att använda fossila bränslen.

 

Växthuseffekt, sid 262-264 i ke-boken och sid 196-199 i bi-boken                                        (uppkopierat)

Koldioxidmolekyler i jordens atmosfär är livsviktiga. Värmestrålning från solen släpps in och reflekteras på koldioxidmolekyler. En stor del av värmestrålningen åker ut i rymden igen men en annan del stannar kvar i vår atmosfär. Detta medför att vår medeltemperatur blir +15^◦C. Utan växthuseffekten skulle vi inte kunna leva på jorden. Det skulle bli för kallt då.

Gaser som kan hålla kvar värmen på jorden kallas växthusgaser. Koldioxid är den viktigaste men det finns även andra som metan. När det blir för hög halt av växthusgaser stiger jordens medeltemperatur. Detta leder till att vi får ett varmare klimat och att havsytan stiger. Vi kommer också kunna förvänta oss mer extremt väder. Områden som är torra kommer bli ännu torrare medan blöta områden blir blötare. I Sverige kommer vi få mildare vintrar och varma men regniga somrar och höstar.

Bidragande orsaker till att koldioxidhalten ökar är:

·      Förbränning av fossila bränslen.

·      Avverkning av stora mängder skog.

 

 

Till Planering av lab:

Försurning, bi-boken sid 202-205 (uppkopierat)

Fossila bränslen orsakar försurning. När vi förbränner fossila bränslen i bilar och kraftverk bildas svaveldioxid SO₂ och kväveoxider NO och NO₂. Dessa gaser kan sedan bilda sura ämnen som faller ner som surt regn. Detta leder i sin tur att pH-värdet sjunker under det normala i mark och sjöar.

Detta leder till att vissa arter i sjöar och vattendrag dör. När pH-värdet blir lägre än 4,5 kan inga fiskar leva där längre. Barren på tallar och granar får frätskador vilket gör att de inte kan behålla vatten så de torkar ut.

Men det finns faktiskt även en del arter som trivs i sura miljöer, vitmossa är exempel på en sådan art.

En kortsiktig lösning är att kalka skogsområden och sjöar men det bästa är så klart att minska på utsläppen som försurar.

 

 

Kvävets kretslopp 

Kväve finns i atmosfären som kvävgas N_2.  Kvävgasen i luften måste göras om till jonföreningar för att människor och djur ska kunna ta upp det för att bland annat bygga upp proteiner.

Ärtväxter samarbetar med bakterier för att kunna ta upp luftens kväve och göra om det till ammoniumjoner NH₄⁺. Denna process kallas kvävefixering.

Vid nedbrytning av döda organismer och urin bildas också ammoniumjoner.

När vi gödslar med både naturgödsel och konstgödsel tillför vi ammoniumjoner och nitratjoner NO₃^- till jorden. Växter tar upp näringen som förs vidare uppåt i näringskedjan tills vi människor får i oss kväveföreningarna genom maten vi äter. En del av nitratjonerna i jorden spjälkas sönder av bakterier som behöver syret i den sammansatta jonen. Kvävet kan då frigöras till atmosfären igen. Processen när nitratjoner omvandlas till syrgas och kvävgas med hjälp av bakterier kallas denitrifikation.

 

Övergödning, bi-boken sid 208-210 (uppkopierat)

När det släpps ut för mycket näringsämnen i sjöar eller hav kallas det för övergödning.

Ämnen som göder är kväve och fosfor. När dessa ämnen kommer ut börjar växtplankton och vass snabbt växa till. Alger och blågröna bakterier förökar sig också snabbt. När algerna som blommat faller ner till botten saknas det tillräckligt med syre för nedbrytare att ta hand om de döda algerna. Detta skapar syrebrist på bottnarna och det kommer att bildas giftigt svavelväte i nedbrytningsprocessen som gör att djur som lever där dör.

Skog som får för mycket näring växer snabbare och blir skörare. Detta medför att de lättare drabbas av skadeinsekter.

Orsaker till övergödningen:

·      Avloppsvatten som inte renas ordentligt och läcker ut.

·      Gödsel som används i jordbruket.

·      Avgaser från bilar och fabriker som innehåller kväveoxider.

 

Läroplansmål

Syfte

• använda kunskaper i kemi för att granska information, kommunicera och ta ställning i frågor som rör energi, miljö, hälsa och samhälle,
• genomföra systematiska undersökningar i kemi, och
• använda kemins begrepp, modeller och teorier för att beskriva och förklara kemiska samband i samhället, naturen och inuti människan.

Centralt innehåll

• Partikelmodell för att beskriva och förklara materiens uppbyggnad, kretslopp och oförstörbarhet. Atomer, elektroner och kärnpartiklar.
• Kemiska föreningar och hur atomer sätts samman till molekyl och jonföreningar genom kemiska reaktioner.
• Partikelmodell för att beskriva och förklara fasers egenskaper, fasövergångar och spridningsprocesser för materia i luft, vatten och mark.
• Vatten som lösningsmedel och transportör av ämnen, till exempel i mark, växter och människokroppen. Lösningar, fällningar, syror och baser samt pH-värde.
• Några kemiska processer i mark, luft och vatten ur miljö- och hälsosynpunkt.
• Kolatomens egenskaper och funktion som byggsten i alla levande organismer. Kolatomens kretslopp.
• Människans användning av energi- och naturresurser lokalt och globalt samt vad det innebär för en hållbar utveckling.
• Vanliga kemikalier i hemmet och i samhället, till exempel rengöringsprodukter, kosmetika, färger och bränslen samt hur de påverkar hälsan och miljön.
• Hur man hanterar kemikalier och brandfarliga ämnen på ett säkert sätt.
• Aktuella samhällsfrågor som rör kemi.
• Systematiska undersökningar och hur simuleringar kan användas som stöd vid modellering. Formulering av enkla frågeställningar, planering, utförande och utvärdering.
• Separations-och analys metoder, till exempel destillation och identifikation av ämnen.
• Dokumentation av undersökningar med tabeller, diagram, bilder och skriftliga rapporter, såväl med som utan digitala verktyg.

Uppgifter

Lab Slutsats och Felkällor

Laborationen som planerades föregående lektion ska utföras samt skriva Slutsats och Felkällor på. Den här gången utan anteckningar eller bok.

Kemi Planering av laboration

Laborationen som ska planeras och sedan utföras (under nästkommande lektion) handlar om försurning och övergödning. Vilka ämnen som bidrar till dessa miljöproblem, samt hur det visar sig. Även detta har jag dragit ut från bi-boken (sid 202-210). Det är även bra att repetetera Syror och Baser från åk 7, sid 104-116 i ke-boken.

Kemi Läxförhör 3

Skriftligt läxförhör, nr 3/3.
Läxförhör 3 handlar om kolets kretslopp och hur förbränningen av fossila bränslen påverkar miljön. Växthuseffekten, vad det är samt hur den påverkas av vår livsstil. Sid 257-265 i boken finns att läsa eller mer kortfattat i de anteckningar jag delat ut (som också finns här). Växthuseffekten finns att läsa i bi-boken på sid 196-199, men då eleverna inte har en bi-bok just nu har jag kopierat upp de sidorna till dem.

Kemi Läxförhör 2

Skriftligt läxförhör, nr 2/3.
Läxförhör 2 handlar om kolets olika former och deras uppbyggnad. Sid 246-256 i boken finns att läsa eller mer kortfattat i de anteckningar jag delat ut (som också finns här).

Kemi Slutsats och Felkällor

Eleverna ska under dagens lektion utföra en laboration som handlar om maten vi äter och skriva Slutsats och Felkällor på den. De får under lab-tillfället ha med sig sina anteckningar och ke-boken. Laborationen handlar om det som finns på sid 191-203 i boken.

Kemi Läxförhör 1

Skriftligt läxförhör, nr 1/3.
Läxförhör 1 handlar om kolatomens uppbyggnad, kolväten och deras uppbyggnad samt alkoholer och deras egenskaper. Sid 158-172 i boken finns att läsa eller mer kortfattat i de anteckningar jag delat ut (som också finns här).