Organisk kemi, del 1, år 8

Har du koll på kolet?

Det finns kolatomer i luften, i marken och i det mesta som vi äter. Våra kläder, skor, plastpåsar, bensin, mobiltelefoner och vår mat innehåller också kolatomer. Ja, till och med din kropp består av ungefär 15 kilo kol

Det finns miljontals kolföreningar för att kolatomen kan bilda fyra starka bindningar med andra atomer. Tack vare denna egenskap kan kolatomerna kombineras på nästan ett oändligt sätt.

Vår värld är full av kolväten. Bensin, diesel, fotogen, biogas, naturgas och asfalt är alla kolväten. Många kolväten brinner bra och används därför som bränsle i spisar, bilar, flygplan och tändare.

Vad är kol?

Kol är ett grundämne som har atomnummer 6. Trä, plast, bomull, ylle har något gemensamt. De kommer från något som varit levande. I allt som är eller har varit levande finns det kolatomer. Vi kallar därför denna del av kemin för organisk kemi, som betyder läran om ämnen från växter och djur. I dag är det egentligen bättre att kalla den kolföreningarnas kemi, eftersom många ämnen numera kan framställas på kemisk väg.

Rent kol finns i fyra olika former: grafit, fulleren, diamant och grafen. Dessa ämnen består av enbart rent kol men har trots detta olika egenskaper. Varför?

Det beror på hur atomerna sitter i förhållande till varandra. Nanoteknik:

 Med hjälp av nanoteknik kan man påverka och omvandla material på atomnivå.

Amorft kol

I rent kol som i grafit, grafen, fulleren sitter  kolatomerna ordnade i regelbundna mönster.

Om kolatomerna inte är ordnade i regelbundna mönster kallas det för amorft kol Exempel på amorft kol är: stenkol och träkol

Träkol som vi mest använder när vi grillar tillverkas genom att man hettar upp trä utan syre tillförsel. Då drivs vatten, tjära och brännbara gaser upp. Denna process kallas för torrdestillation.

kolmila, för mer information, Klicka på bilden

Aktivt kol är ett svart pulver som är mycket bra på att binda andra ämnen. Det beror på att partiklarna i pulvret har små hål (porer). I porerna kan andra ämnen sugas upp och hållas kvar. 

Tack vare kolets stora uppsugningsförmåga andvänds det i sjukvården när någon drabbas av  akut förgiftning. Kolet tar upp de farliga ämnena så att kroppen inte skadas.

Aktivt kol används också till att rena luft, både hemma och på arbetsplatser, det finns aktivt kol i skyddsmasker, köksfläktar och ventillationssystem.

Det finns kolföreningar i allt från värktabletter till stridsflygplan och hela tiden utvecklar man nya produkter genom att omvandla olika kolföreningar så att de får andra egenskaper. Anledningen till att kolatomen kan användas på detta sätt är att kolatomen kan bilda fyra starka bindningar till andra atomer. Kolatomerna kan binda till andra ämnen på nästan oändligt många sätt. Kolatomerna kan förekomma ensamma, i par, i långa kedjor och i grenade kedjor samt i ringform.

Metanserien/alkanserien

Om kolvätena har en enkelbindning mellan kolatomerna kallas dom alkaner. se tabellen ovan. Om kolvätena har en dubbelbindning mellan kolatomern blir de ett helt annat ämne och till hör istället alkenerna och har namn som Meten, eten, propen och så vidare. Om kolvätena har en trippelbindning mellan kolatomerna blir de ett helt annat ämne och till hör istället alkynerna och har namn som Metyn, etyn, propyn och så vidare.

Alkoholer

• Det finns många olika alkoholer. Gemensamt för alla alkoholer är att de består av en kolvätekedja och en eller flera OH-grupper.

Här är strukturformen och en modell av etanol, att det är en alkohol kan man se på namnet för att  det slutar på "ol". I strukturformeln ser man att den har en OH-grupp. Etanolmolekylen brukar kallas för fyllehunden se modellen.

• De fyra alkoholerna med de kortaste kolkjedjorna heter metanol, etanol, propanol och butanol. De är vid rumstemperatur ofärgade brännbara vätskor och ganska lättlösliga i vatten. 

• Metanol som också kallas träsprit är den allra enklaste alkoholen med bara en kolatom. Metanol används som bränsle och är mycket giftigt. 

• Etanol finns i öl, vin och spritdrycker och används också som motorbränsle i bilar och bussar. E85 innehåller 85% etanol och 15% bensin. Etanol är ett biobränsle som tillverkas av skogsavfall, vete eller sockerrör. 

• Glykol och glycerol är alkoholer med flera OH-grupper

Fossila bränslen

En mer omfattande beskrivning av koletskretslopp

•  För miljoner år sedan var de fossila bränslena olja, stenkol och naturgas levande växter och djur. 
•  Fossila bränslena innehåller kolatomer och när vi förbränner de fossila bränslena kommer kolatomerna tillbaka till atmosfären som koldioxid. Mer koldioxid i atmosfären leder till en förstärkt växthuseffekt. 
• Oljan som vi tar upp ur berggrunden är en blandning av hundratals olika kolväten. Med hjälp av en fraktionerad destillation kan man skilja dem åt.

• Bensin är en blandning av ganska lätta, flytande kolväten. Den bensin man får vid destilleringen av råoljan räcker inte. För att öka produktionen av bensin slår man därför sönder längre kolväten till lagom längd. Denna metod kallas krackning. 

• Naturgas och biogas är två gasblandningar som främst innehåller metan.

• 
  
• Skillnaden mellan naturgas och biogas är hur de framställs. Naturgas kommer från fossila bränslen medan biogas framställs ur organisk avtal tex sopor. Kolatomerna i biogas finns i naturens kretslopp, men det gör inte kolatomerna i naturgas. Naturgas ökar därför koldioxidhalten i atmosfären, men det gör inte biogas.