Karbonatomets mange ansikter

Stoffene fra plante- og dyreriket ble slått sammen og kalt organiske stoffer, mens stoffene fra mineralriket ble kalt uorganisk.

Organiske stoffer er nå fellesnavn for nesten alle stoffer som inneholder grunnstoffet karbon.

Diamant og grafitt – to sider av samme sak

Når to stoffer som er bygd opp av samme slags atomer, men likevel har så forskjellige egenkaper, må forklaringen ligge i måten atomene i stoffene er bundet sammen på.

Et blikk inn i mikroverden gir meg en forklaring på hvorfor en diamant er en diamant, men grafitt er grafitt. Karbonatomene i de to stoffene er bundet sammen på ulike måter.

I diamant er alle atomene bundet sammen til et eneste kjempemolekyl, mens i grafitt ligger karbonatomene lagvis oppover i ringer.

Ringene holdes sammen av sterke bindinger, slik at hvert enkelt lag blir et kjempemolekyl. Mellom lagene virker det derimot bare svake bindinger som lett kan brytes opp.

Karbonkretsløpet – en evig runddans

I fjor leste jeg at i kjemiske reaksjoner blir atomene ordnet på nye måter. Det lages stadig nye stoffer, men de samme atombyggesteinene brukes om og om igjen.

Karbonatom som byggestein i et oljemolekyl.

Inne i ovnen omdannes oljemolekylet, og blir til et karbondioksidmolekyl.

Inne i planten blir karbonatomet bygd inn i et sukkermolekyl, som senere blir stivelse.

Karbonatomer går i en runddans. Vi kaller det er kretsløp. Mens planter og dyr dør og forsvinner, varer atomene de er bygd opp av, evig. Etter hvert som tiden går, er atomene bestanddeler i ulike kjemiske forbindelser. Kretsløpet gjentar seg, og rundene er forskjellige fra gang til gang.

Karbonatomet holder med fire hender

Mer enn 95 % av alle kjente stoffer inneholder karbon.

Grunnstoffet karbon har atomnummer 6. Det betyr at karbonatomet har to elektroner i det innerste skallet og fire i skall nummer to. Karbonatomet binder seg til andre atomer med elektronparbindinger. Med fire ytterelektroner kan hvert karbonatom være med å dannes fire elektronparbindinger. Det gir karbonatomene mange muligheter til å binde seg både til hverandre, slik som i diamant og grafitt, eller til atomer av andre grunnstoffer.

Alkaner – en gruppe hydrokarboner

Når karbonatomene danner kjeder, er det alltid sammen med andre atomslag. Mange ulike grunnstoffatomer kan hekte seg til kjedene, men de aller vanligste er hydrogenatomer. Ofte består molekylkjedene bare av karbon- og hydrogenatomer, og da halles stoffene hydrokarboner

Perlekjeder av karbonatomer

Et karbonatom som sitter i en kjede, må bruke to av ytterelektronene sine til å binde seg til nabokarbonatomene i kjeden. De to siste ytterelektronene kan brukes til å lage bindinger med hydrogenatomer. Det betyr at hvert karbonatom i kjeden kan binde seg til to hydrogenatomer. De karbonatomene som sitter på enden av kjeden, kan binde seg til tre hydrogenatomer.

Alle alkaner har samme ”etternavn”

Hydrokarbonene har både et ”fornavn” og et ”etternavn”, selv om disse navnene ofte blir slått sammen til bare ett ord. Fornavnet forteller hvor mange karbonatomer det er i molekylet, mens etternavnet forteller hvilken gruppe stoffet hører til. Alle alkaner har navn som slutter på – an. Derfor sier vi at de har etternavnet an.

Fornavnene til de fire første alkanene er blitt til på nokså tilfeldig måte, men fra og med nummer fem er navnene laget av greske tallord.

Alkanenes egenskaper

De fire enkleste alkanene er gassene metan, etan, butan og propan.

Blandingen av disse gassene kalles naturgass.

Selv om etan, propan og butan er gasser under normale forhold, kan disse gassene nokså lett presses sammen til væsker. Disse gassene går også under navnet våtgass. Metan, som er vanskeligere å presse sammen, kalles tørrgass.

Det er lengden på molekylkjeden som avgjør om et hydrokarbon er gass væske eller stoff.

Alkanene med 5-17 karbonatomer er væsker. Jo lengre molekylkjedene blir, desto mer hekter molekylene seg inn i hverandre. De væskene som har kortest molekylkjeder, er flyktige, eller tyntflytende.

Når karbonkjeden får mer enn 17 karbonatomer, er alkanene faste stoffer.

En karakteristisk egenskap ved alkanene er at de ikke kan løses opp i vann.

Hydrokarboner inneholder bare hydrogen og karbon.

Noen av alkanenes slektninger:

Alkener og alkyner

To karbonatomer i en kjede holdes vanligvis sammen met ett elektronpar, men det hender også at atomene deler to eller tre elektronpar. Vi sier at karbonkjeden inneholder dobbeltbindinger og trippelbindinger. På den måten oppstår det to nye grupper hydrokarboner, som kalles alkener og alkyner.

Alkenene har dobbeltbinding

Alkenene har molekyler med en dobbeltbinding i karbonkjeden.

Dobbeltbindingen gjør at alkenene er mye mer reaktive enn alkanene. Det vil si at de har lett for å reagere slik at dobbeltbindingen åpner seg, og da kan andre atomer lett komme og ”hekte” seg på kjedene. Eten er det enkleste alkenet, og samtidig det organiske stoffet det lages mest av i hele verden.

Alkynene har trippelbinding

Med en trippelbinding i kjeden får vi den tredje hydrokarbonfamilien, som kalles alkyner.

Plastic … isn’t it fantastic

Stoffene som er laget av mennesker, kalles syntetiske.

Polyeten

Når utallige små etenmolekyler holder sammen, blir de til et svært molekyl som kalles polyeten.

Polyeten går også under navnet polyetylen, og det er et av de vanligste plaststoffene vi har.

PVC

Dersom et hydrogenatom i hvert etenmolekyl byttes ut med et kloratom, får vi PVC.

Plast er bygd opp av kjempemolekyler. Molekylene består av mange like småmolekyler som har hektet seg sammen til lange kjeder. Slike stoffer kalles polymerer.

Når vi brenner PVC-plast, dannes det saltsyre (HCI). PVC regnes derfor som en trussel mot miljøet, og miljøorganisasjonene har arbeidet aktivt for at denne plasten skal erstattes med andre stoffer.

Tidligere ble det brukt KFK-gasser som drivgass i spraybokser. I dag er dette forbudt, fordi vi vet at gassene kan skade ozonlaget rundt jorda. KFK er forkortelse for klorfluorkarboner. Fordeler med stoffet er at det nesten ikke reagerer med andre stoffer, de er ikke brennbare og de er billige å produsere. Det som skjer med KFK er at de spaltes når de kommer ved høyere luftlag. Da dannes det frie kloratomer, og de går til angrep på ozonmolekyler i stratosfæren. KFK gasser er derfor farlige for ozonlaget som beskytter jorda mot ultrafiolette stråler.

DDT er et klorholdig hydrokarbon som lenge ble sprøytet på åkrene for å rydde unna skadeinsekter. Men DDT ble forbudt da det viste seg at stoffene hopet seg opp i næringskjedene. Likevel brukes DDT i en del land fremdeles.

Alkohol er mer enn sprit

For en kjemiker er alkoholer en stor gruppe organiske stoffer.

Alkoholenes fellestrekk er at molekylene deres inneholder en hydroksylgruppe, eller OH-gruppe.

Alkoholene får samme fornavn og etternavn som det hydrokarbonet som har samme antall karbonatomer i kjeden, og deretter legger vi til endelsen –ol.

Ingen av alkoholene er gasser.

Metanol

Metanol (CH3OH) har det minste molekylet av alle alkoholene. Stoffet blir ofte kalt tresprit, fordi det tidligere ble laget av tørrdestillasjon av tre.

Metanol er et viktig råstoff i kjemisk industri, fordi det har lett for å reagere og danne andre organiske stoffer.

Metanol er en meget giftig væske.

Det første tegnet på metanolforgiftning er at man blir blind.

Etanol

Etanol er den alkoholen som er i øl og vin.

Etanol er et viktig løsemiddel.

Etanol fordamper lett, og det gjør at parfymelukten fra en person kjennes lang vei. Godlukten følger med når alkoholen fordamper.

 Glyserol

Glyserol er en annen kjent alkohol. Glyserolmolekylet har hele tre hydroksylgrupper.

Glyserol har stor evne til å trekke til seg fuktighet.

Glyserol tilsettes for å hindre at ting tørker ut, deriblant næringsmidler.

Organiske løsemidler – når vann ikke holder

Et løsemiddel er en væske vi bruker for å få løst opp ting. Det vanligste løsemiddelet i dagliglivet er vann.

Hva er det organiske løsemidler kan, som vann ikke kan?

Litt enkelt kan vi si at et løsemiddel løser opp stoffer som ”det kjenner igjen”. Med den mener vi at molekylene i det stoffet vi skal løse opp, må likne molekylene som er i det løsemidlet du skal bruke.

”Likt løser likt”, er en god huskeregel.

Kjente løsemidler

Mange organiske løsemidler er svært brennbare, og ofte også helseskadelige.

White-spirit er kanskje det organiske løsemidlet som brukes mest.

Hva er løsemiddelskader?

Organiske løsemidler fordamper lett. Vi kjenner dem på lukten. Molekyler fra løsemidler tar opp både gjennom lungene og huden, og det kan lett føre til allergiske reaksjoner og forgiftninger. Løsemidlene løser rett og slett opp stoffer i cellene, for eksempel fett, slik at cellene blir ødelagt.

Hjernen.

De enkelte nervetrådene er isolert fra hverandre med et tynt fettlag. Dersom fettlaget forvinner, blir signalene fra og til hjernen forstyrret.

Leveren.

Typiske tegn på løsemiddelskader er hukommelsessvikt og nedsatt evne til å konsentrere seg.

Tidligere visste man ikke at organiske løsemidler kunne være helsefarlige. Mange stod hele dagen og arbeidet med slike stoffer uten å beskytte seg på noen måte.

Etter at løsemiddelskadene begynte å vise seg, ble det innført sikkerhetsforskrifter. Disse forteller hvordan folk skal beskytte seg når de arbeider med organiske løsemidler.