Organisk kjemi livets kjemi

Transkript

1 Organisk kjemi livets kjemi DETTE SKAL DU LÆRE OM hva som kjennetegner grunnstoffet karbon, og hvordan karbonatomene går i kretsløp i naturen hva som kjennetegner organiske stoffer, og hvilke hovedgrupper de kan deles inn i hvordan råolje og naturgass er blitt til, og hva vi bruker dem til hvordan vi kan framstille ulike former for plast, og hva vi bruker dem til

2 Hva er organisk kjemi? ordforklaringer celleånding druesukker kjemisk prosess i cellene der energirike næringsstoffer blir brutt ned til mindre energirike stoffer, slik at det frigjøres energi som kan brukes til andre ting. I celleånding blir druesukker og oksygengass omdannet til karbondioksidgass, vann og energi også kalt glukose. En energirik kjemisk forbindelse med kjemisk formel C6H12O6. Druesukker dannes i fotosyntesen, smaker søtt, fins i mange frukter og i blodet hos mennesker fotosyntese elektronparbinding elektronprikkmodell enkeltbinding kjemiske reaksjoner i grønne planter der karbondioksid og vann blir omgjort til druesukker og oksygengass under påvirkning av lysenergi to atomer deler to elektroner i en binding. Eksempel: metanmolekylet har fire elektronparbindinger en modell der ytterelektronene i et atom eller et molekyl blir vist ved hjelp av prikker. en binding der det er to elektroner med i bindingen mellom to atomer

3 Hva er organisk kjemi? ordforklaringer karbondioksid karbonkretsløpet kulepinnemodell organisk kjemi gass som fins i atmosfæren (cirka 0,04 prosent), avfallsstoff etter celleåndingen, byggestoff i fotosyntesen. Kjemisk formel er CO2 beskriver kretsløpet til karbonatomene gjennom ulike veier i luft, vann, levende organismer, jorda og tilbake til lufta igjen en modell av et molekyl der atomene er vist som kuler i ulike farger, og en elektronparbinding mellom dem er vist med en pinne omhandler alle stoffer som inneholder karbon, med unntak av karbondioksid, karbonsyre og rent karbon organisk stoff trippelbinding uorganiske stoffer urea stoff som inneholder karbon (unntak: se organisk kjemi) en binding der det er seks elektroner med i bindingen mellom to atomer alle stoffer som ikke inneholder karbon, samt karbondioksid, karbonsyre og rent karbon et annet navn for urinstoff. Fins i urin. Var det første organiske stoffet som ble lagd av ikke-organiske stoffer i et laboratorium

4 Nesten alt du ser på bildet er bygd opp av organiske stoffer. Felles for alle organiske stoffer, er at de inneholder karbon.

5 Karbon et grunnstoff i evig runddans Fotosyntesen er en kjemiske reaksjoner i grønne planter der vann og karbondioksidgass blir omgjort til druesukker og oksygengass under påvirkning av lys (energi). I celleånding blir energirike stoffer (sukker) brutt ned, og energi blir frigjort. Oksygengass blir forbrukt, og det blir dannet vann og karbondioksidgass.

6 Tegningene viser hvordan karbonatomet i et CO2-molekyl i lufta går i et kretsløp via et epletre, et menneske, og så tilbake til lufta igjen.

7 Karbonkretsløpet

8 Elektronfordeling Atomsymbol Atomnummer Karbon

9 Karbonatomet kan binde seg med andre atomer som også mangler elektroner for at ytterste skall skal bli fullt. Hydrogenatomet kan binde seg med andre atomer som også mangler elektroner for at ytterste skall skal bli fullt. Karbonatomet har fire elektroner i sitt ytterste skall. Det ytterste skallet er fullt når det har åtte elektroner. Hydrogenatomet har ett elektron i sitt skall. Hydrogenatomet mangler ett elektron for å få fullt skall.

10 H Metanmolekyl, CH4 H H elektronparbinding H Atomene deler to elektroner i hver binding. Både karbonatomet og hydrogenatomet får fulle skall. Dette kaller vi elektronparbinding.

11 Metan, CH4 elektronparbindinger H H C H elektronparbinding H Elektronprikkmodell Strukturformel Kulepinnemodell

12 Enkeltbindinger To elektroner mellom karbonatomene Elektronprikkmodellen til etan (C2H6) Strukturformelen til etan (C2H6)

13 Dobbeltbindinger Fire elektroner mellom karbonatomene Elektronprikkmodellen til eten (C2H4) Strukturformelen til eten (C2H4)

14 Trippelbindinger Seks elektroner mellom karbonatomene Elektronprikkmodellen til etyn (C2H2) Strukturformelen til etyn (C2H2) Internett-challenge Hva kan etyn (eller acetylen) brukes til?

15 Hydrokarboner ordforklaringer alkaner alkener alkyner dobbeltbinding hydrokarboner som bare har enkeltbindinger mellom karbonatomene. Eksempler: metan og etan hydrokarboner som har én eller flere dobbeltbindinger mellom karbonatomene. Eksempler: eten og propen hydrokarboner som har én eller flere trippelbindinger mellom karbonatomene. Eksempler: etyn og propyn en binding der det er fire elektroner med i bindingen mellom to atomer drivhuseffekt drivhusgasser det som skjer når atmosfæren begrenser varmeutstråling fra en planet. Drivhuseffekten fører til oppvarming av jordas overflate og atmosfære. En menneskeskapt økning av drivhuseffekten vil øke temperaturen på jorda. Forbrenning av olje og gass gir blant annet utslipp av drivhusgassen karbondioksid som gir økt drivhuseffekt gasser som påvirker klimaet på jorda. Det gjør de enten ved å reflektere eller spre stråling fra sola, eller absorbere (ta opp) stråling fra jorda. De bidrar til økt drivhuseffekt. Kalles også klimagasser

16 drivhusgasser drøvtyggere hydrokarbon gasser som påvirker klimaet på jorda. Det gjør de enten ved å reflektere eller spre stråling fra sola, eller absorbere (ta opp) stråling fra jorda. De bidrar til økt drivhuseffekt. Kalles også klimagasser kuer, sauer og geiter som kan fordøye cellulose. De kan derfor spise og fordøye gress, halm og papir gruppe av organiske forbindelser som bare inneholder grunnstoffene hydrogen og karbon

17 Oljesøl på asfalt. Begge deler er hydrokarboner, dvs. at de inneholder grunnstoffene hydrogen og karbon

18 Alkaner bare enkeltbindinger mellom karbonatomene

19 Alkener én eller flere dobbeltbindinger mellom karbonatomene

20 Hvor finner vi hydrokarboner? Metan CH4 I myrer og sumper er det metangass På søppelfyllinger blir det dannet store mengder metangass. Metangass blir dannet når organiske stoffer fra planter og dyr blir brutt ned under oksygenfattige forhold. Metangass blir utviklet i magen på kyr og andre drøvtyggere. Kurap inneholder metangass.

21 I vår tid blir det bygd søppelanlegg der metangass blir fanget opp og lagret. Gassen kan deretter brukes som drivstoff for biler og busser.

22 Metangass en klimagass Internett-challenge På Svalbard er det permafrost. Det vil si at det er frost i bakken hele året. Klimaendringer kan føre til at permafrosten smelter. Det vil føre til økt drivhuseffekt. Hvorfor?

23 Etengass C2H4 + Noen frukter (for eksempel epler og tomater) skiller ut etengass når de blir modne. Gassen påvirker andre planter, slik at også deres blomster og frukter utvikler seg raskere. Det er lurt å legge umodne avokadoer sammen med modne tomater. Etengass fra tomatene gjør at avokadoene blir fortere modne.

24 Alkoholer mye mer enn vin og sprit ordforklaringer alkoholer organiske stoffer som inneholder minst én OHgruppe i molekylet. Navnene ender på -ol. Eksempler: metanol og etanol

25 Alkoholer

26 Etanol Kulepinnemodellen til etanol. Strukturformelen til etanol. Det kjemiske navnet på alkoholen som fins i øl, vin og sprit er etanol.

27 Glykol (etandiol) en giftig væske Kulepinnemodellen til glykol (HOCH 2 CH 2 OH) Spylevæske inneholder glykol (etandiol) som senker frysepunktet for væsken til ca. 15 C.

28 Glyserol (propantriol) Kulepinnemodellen til glyserol (CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH) Internett-challenge Hva er sammenhengen mellom glyserol og såpebobler?

29 Organiske syrer ordforklaringer fett fettsyre flerumettet fettsyre karboksylgruppe er bygd opp av en alkohol (glyserol) og tre fettsyrer. Fins ulike fett-typer i matvarer som fisk, kjøtt, ost og mange planteoljer består av en lang kjede med C- og H-atomer og har en COOHgruppe i enden. Eksempel: stearinsyre fettsyre der karbonkjeden inneholder mer enn én dobbeltbinding, det vil si at den er umettet på flere steder. Eksempel: linolensyre gruppa COOH som er felles for alle organiske syrer (karboksylsyrer) karboksylsyrer mettet fettsyre omega-3-syre et annet ord for organiske syrer, som alle inneholder karboksylgruppa COOH. Eksempel: etansyre (eddiksyre) CH3COOH fettsyre der det bare er enkeltbindinger mellom C- atomene i karbonkjeden. Eksempel: stearinsyre. Se modellen under fettsyre foran en umettet fettsyre som har en dobbeltbinding mellom det tredje og fjerde karbonet fra venstre i karbonkjeden. Eksempel: linolensyre (som i tillegg har to andre dobbeltbindinger)

30 Organiske syrer

31 Disse matvarene inneholder organiske syrer.

32 Fettsyrer mettede og umettede Mettede fettsyrer har bare enkeltbindinger mellom C-atomene. Umettede fettsyrer har én eller flere dobbeltbindinger mellom C-atomene.

33 Fettsyrer omega 3 En umettet fettsyre som har dobbeltbinding mellom det tredje og fjerde karbonatomet fra venstre, kalles en omega-3-syre. Hvis det er flere dobbeltbindinger, er det en flerumettet fettsyre. Omega-3-syrer finner vi mye av i tran og fet fisk, og de er spesielt viktige for kroppen.

34 Karbohydrater ordforklaringer disakkarid enzym karbohydrat karbohydrat der to sukkermolekyler er lenket sammen. Kjemisk formel er C12H22O11. Eksempler: vanlig rørsukker (sukrose) og melkesukker (laktose) stoff som virker slik at det får kjemiske reaksjoner til å gå fortere i kroppen. Enzymer er nødvendige for en rekke livsviktige prosesser, for eksempel ved spalting av proteiner, fett og karbohydrater til mindre molekyler i fordøyelsen bygd opp av grunnstoffene karbon, hydrogen og oksygen som danner sukkermolekyler, som kan lenkes sammen i korte eller lange kjeder. Eksempler: druesukker, rørsukker og stivelse monosakkarid karbohydrat som består av enkle sukkermolekyler. Kjemisk formel er C6H12O6. Eksempler: druesukker (glukose) og fruktsukker (fruktose)

35 Karbohydrater: Karbohydrater er sukkermolekyler som er lenket sammen i korte eller lange kjeder. Sakkarid betyr sukker, mens forstavelsene mono, di og poly betyr én, to og mange.

36 Karbohydratene (karbo = karbon, hydrat = vann) er bygd opp av grunnstoffene karbon, hydrogen og oksygen. Mange karbohydrater brukes som «drivstoff» for mennesker, dyr og planter. Det betyr at de inneholder kjemisk energi. Papegøya på bildet får energirikt druesukker når den spiser druer.

37 kommer fra maten vi spiser eneste energikilden til hjernen vår. fruktose (finnes i frukt) og druesukker (glukose) er monosakkarider. Begge har den kjemiske formelen C6H12O6

38 Disakkaridene er to monosakkarider som er bundet sammen. Vanlig rørsukker (sukrose) og melkesukker (laktose) er disakkarider. De har formelen C12H22O11.

39 Eksempler på fordøyelige polysakkarider er stivelse og glykogen. Stivelse fins blant annet i poteter, hvete, ris og mais. Cellulose er et ufordøyelig polysakkarid for mennesker. Det fins i celleveggen på plantecellene. Drøvtyggere (kuer, sauer og geiter) har derimot mulighet for å fordøye cellulose. Derfor kan de spise gress.

40 Hvor kommer olja og gassen fra? ordforklaringer destillasjon dyreplankton fraksjon metode for å skille stoffer med forskjellige kokepunkter fra hverandre. Eksempel: råolje kan varmes opp og skilles i ulike fraksjoner (oljedestillering i et oljeraffineri) naturgass bitte små dyr som driver fritt omkring i vannmassene i havet eller i ferskvann. Eksempler: små krepsdyr og larvene til større dyr offshorevirksomhet ulike grupper av hydrokarboner som blir skilt fra hverandre under destillasjon av råolje olje- og gassfeller består hovedsakelig av metan, men kan også inneholde propan, butan, dihydrogensulfid (H2S), karbondioksid, nitrogen og vanndamp petroleumsvirksomhet til havs lommer i tett fjell som stenger olje og gass inne

41 oljeforedling oljeraffinering petroleum plankton er det samme som oljeraffinering. Prosess der hydrokarbonene i råolje blir skilt fra hverandre ved destillasjon se oljeforedling en fellesbetegnelse på råolje og naturgass bitte små planter og dyr som driver fritt omkring i vannmassene i havet eller i ferskvann. Eksempler: encellete alger, små krepsdyr og larvene til større dyr planteplankton porøs bergart råolje seismikk bitte små planter som driver fritt omkring i vannmassene i havet eller i ferskvann. Eksempler: encellete alger fjell som har små hull der olje og gass kan bli presset gjennom flytende blanding av mange ulike hydrokarboner, der det oftest er mest av alkaner metode til å kartlegge geologiske strukturer under sjøbunnen ved hjelp av lydbølger

42 Dette er et kunstig farget elektronmikroskopbilde av kalkflagellater. De er encellete plankton alger som har mange små kalkplater på overflaten.

43 Gjennom millioner av år ble restene av dødt plante- og dyreplankton begravd dypere og dypere. Det enorme trykket og den høye temperaturen gjorde at disse restene sakte ble forandret til olje og gass. Plante- og dyreplankton drev rundt i havvannet. Når de døde, falt de ned på havbunnen og ble etter hvert dekt av slam og sand. I dag kan vi bore dypt gjennom lag av sand, slam og faste bergarter for å komme ned til lommene der olja og gassen ligger.

44 Internett-challenge Petroleumsvirksomhet til havs kalles offshorevirksomhet. Hvor mange mennesker er direkte og indirekte sysselsatt i petroleumssektoren i Norge? Hvor stor del av vår samlede sysselsetting utgjør de?

45 Oljeboring kan foregå rett ned eller i en spesiell vinkel.

46 Når jordskorpa beveger seg, kan petroleum bli presset oppover. Tett fjell stenger petroleum inne i olje- og gassfeller. Leting og utvinning av olje og gass

47 Seismikk Luftkanonen bak skipet sender lyd nedover i vannet. Mikrofonene bak skipet registrerer den lyden som blir reflektert. Tolkninger av denne informasjonen kan gi holdepunkter for om det er olje eller ikke i berggrunnen. Noe av lyden blir reflektert, og noe fortsetter videre nedover i lagene med stein.

48 Seismiske data er brukt for å lage disse bildene. De inneholder informasjon om hvordan berglagene ser ut. Slike bilder blir brukt til å vurdere sannsynligheten for å finne olje eller gass i et område.

49 Diskuter! En litt spesiell statue, ved byen Groningen i Nederland. Kan du se hva den forestiller?

50 Oljealderen vil ta slutt Diskuter! Hvordan kan vi tilpasse oss til det faktum at oljealderen gradvis en gang vil ta slutt?

51 Oljeforedling Vi bruker destillasjon for å skille hydrokarbonene i råolja fra hverandre. Dette foregår i flere destillasjonstårn, som til sammen danner et oljeraffineri. C står for karbon. Tallene bak C-ene viser hvor mange karbonatomer det er i hydrokarbonene i de ulike fraksjonene. Råolja blir først varmet opp til 400 grader, så nesten all olja går over til gass («oljedamp»).

52 Statoils oljeraffineri på Mongstad i Nord-Hordaland, cirka 60 km nord for Bergen.

53 Miljøproblemer ordforklaringer drivhusgasser sur nedbør gasser som påvirker klimaet på jorda. Det gjør de enten ved å reflektere eller spre stråling fra sola, eller absorbere (ta opp) stråling fra jorda. De bidrar til økt drivhuseffekt. Kalles også klimagasser. Eksempler: karbondioksid, vanndamp og metan. nedbør som inneholder svovelsyre (H2SO4) og salpetersyre (HNO3). Kan skade både planter og dyr på land og i vann.

54 Diskuter! Oljeutblåsning i Mexicogolfen i 2010 Oljeutvinning i havområdene utenfor Lofoten, Vesterålen og Senja har lenge vært en omstridt politisk sak i Norge. Hvorfor? Hva mener du?

55 Diskuter! Noen hevder at 9 av 10 oljetilsølte fugler som vaskes vil dø likevel. Andre sier at 9 av 10 vil overleve. Kan du tenke deg flere grunner til at påstandene er så forskjellige?

56 Illustrasjonsliste Lysbilde 1 NTB scanpix/spl Lysbilde 4 All Over Press/REX/Photofusion Lysbilde 6 Voronkova, Svetlana Lysbilde 7 Norheim, Bjørn Lysbilde 8 Eidsmo, John Arne Lysbilde Norheim, Bjørn Lysbilde 17 NTB scanpix/eugenesergeev Lysbilde Norheim, Bjørn Lysbilde 20 Getty Images/iStock: OlyaSolodenko (myr), PicturePartners (ku), tunart (søppel) Lysbilde 21 NTB scanpix/svein Grønvold/Samfoto Lysbilde 22 NTB scanpix/tore Wuttudal/NN/Samfoto Lysbilde 23 Getty Images/iStock: spaxiax (eple), AYImages (avokado), anna1311 (tomat) Lysbilde 25 Norheim, Bjørn Lysbilde 26 Norheim, Bjørn (modeller), Getty Images/iStock/serts (flaske) Lysbilde 27 Barstad, Guro (kjølevæske), Norheim, Bjørn (modell) Lysbilde 28 Getty Images/iStock/mediaphotos (såpebobler), Norheim, Bjørn (modeller) Lysbilde 30 Norheim, Bjørn Lysbilde 31 NTB scanpix/larcobasso Lysbilde Norheim, Bjørn (modeller) Lysbilde 33 Getty Images/iStock: vikif (laks), maonakub (piller) Lysbilde 35 Norheim, Bjørn Lysbilde 36 Getty Images/Thinkstock/mai_bond007 Lysbilde 37 NTB scanpix/jacek Chabraszewski

57 Lysbilde 38 Lysbilde 39 Lysbilde 42 Lysbilde 43 Lysbilde 44 Lysbilde Lysbilde 48 Lysbilde 49 Lysbilde Lysbilde 52 Lysbilde 54 Lysbilde 55 tine.no (melk), Getty Images/iStock/georgeclerk (sukker) Getty Images/iStock: kaanates (potet), Creativeeye99 (mais), PicturePartners (ku) NTB scanpix/spl/steve Gschmeissner Norheim, Bjørn Statoil ASA/Harald Pettersen Norheim, Bjørn Conoco Phillips/Kulturminne Ekofisk Linders, Jannes (foto) og Marc Ruygrok (skulptør) Norheim, Bjørn Statoil ASA/Helge Hansen NTB scanpix/spl NTB scanpix/thorfinn Bekke lund/samfoto