Organisk Kemi

Organisk kemi

Organisk kemi kallas också för kolets kemi eftersom den handlar om kemiska föreningar som innehåller kolatomer. Kol finns i många material, som trä, plast, bomull, mat och till och med i kroppen. Från början trodde forskare att organiska ämnen bara kunde komma från levande organismer, men idag kan de framställas i laboratorium.

Organisk kemi handlar alltså om ämnen som innehåller kol, men vatten, koldioxid och vissa enkla salter med kol räknas inte som organiska föreningar.

Kolatomen

Kol är ett grundämne och kan bilda fyra starka bindningar med andra atomer. Därför kan kolatomer kopplas ihop på många olika sätt och bilda kedjor eller ringar.

Det finns fyra former av rent kol:

1. Grafit – mjukt, leder ström, används i blyertspennor och som smörjmedel.

2. Diamant – hårdast i naturen, används i smycken och industriverktyg.

3. Fulleren – kolatomer i bollform, leder ström.

4. Grafen – tunt, starkt, leder ström, används i framtidens elektronik.

Amorft kol är en annan variant där atomerna inte är ordnade regelbundet, exempel är träkol och aktivt kol.

Kolväten

Kolväten består av enbart kol- och väteatomer. De brinner bra och används ofta som bränslen, t.ex. i bensin, diesel och gasol.

De första åtta kolvätena är:

Mättade vs. omättade kolväten:

• Mättade kolväten (alkaner) har bara enkelbindningar mellan kolatomerna.

• Omättade kolväten (alkener och alkyner) har dubbel- eller trippelbindningar och är mer reaktiva.

Skillnaden mellan alkaner, alkener och alkyner:

• Alkaner (t.ex. metan, etan) har bara enkelbindningar och slutar på -an.

• Alkener (t.ex. eten, propen) har minst en dubbelbindning och slutar på -en.

• Alkyner (t.ex. etyn, butyn) har minst en trippelbindning och slutar på -yn.

Kolets kretslopp

Kolet cirkulerar i naturen genom fotosyntes, cellandning och förbränning av fossila bränslen.

• Fotosyntes: Växter tar upp koldioxid från luften och omvandlar det till glukos och syre.

• Cellandning: Djur och växter förbränner glukos och andas ut koldioxid.

• Fossila bränslen: När vi bränner olja, kol och gas frigörs koldioxid, vilket påverkar klimatet.

Människan påverkar kretsloppet genom att släppa ut mer koldioxid än vad naturen hinner ta upp, vilket bidrar till växthuseffekten och klimatförändringar.

Fossila bränslen

Fossila bränslen är olja, naturgas och kol. De bildades av döda växter och djur som låg under högt tryck i miljontals år.

• Olja: Råolja består av många olika kolväten och används till bensin, plast och asfalt.

• Naturgas: Består mest av metan och används som bränsle och råvara i industrin.

• Stenkol och brunkol: Fasta bränslen som bildades av gamla växter.

Miljöpåverkan:
När vi förbränner fossila bränslen släpps koldioxid ut, vilket bidrar till den förstärkta växthuseffekten.

Fraktionerad destillation:
I ett oljeraffinaderi hettas råolja upp så att olika kolväten separeras beroende på kokpunkt. De lättaste kolvätena blir gaser medan de tyngre blir vätskor eller fasta ämnen.

Krackning:
För att få mer bensin klyvs längre kolkedjor till kortare med hjälp av värme och tryck.

Alkoholer

Alkoholer liknar kolväten men har en OH-grupp (syre och väte) som ger dem speciella egenskaper. De är ofta giftiga och brännbara.

Exempel på alkoholer och deras användning:

• Metanol (träsprit): Används som bränsle och lösningsmedel, mycket giftigt.

• Etanol: Finns i alkoholhaltiga drycker, används som bränsle och desinfektionsmedel.

• Glykol: Används i kylarvätska för att sänka fryspunkten.

• Glycerol: Håller kvar fukt, används i hudkrämer och dynamit.

Denaturering:
Etanol som används i industri och bränsle görs odrickbar genom att man tillsätter illasmakande ämnen.

Organiska syror och estrar

Organiska syror:
Har en karboxylgrupp (-COOH) och ger sur smak i t.ex. frukt. Exempel:

• Myrsyra: Används för att tillverka läder.

• Ättiksyra: Används i mat och konservering.

• Citronsyra: Finns i citrusfrukter.

• Mjölksyra: Bildas i muskler vid träning.

Estrar:
Bildas när en organisk syra reagerar med en alkohol. Estrar ger smak och doft i godis, läsk och parfym. Exempel:

• Iso-pentanol + ättiksyra → doft av banan.

• Etylbutanoat → doft av ananas.

Resonemang om oljans påverkan

Oljan har förändrat vårt sätt att leva genom att ge oss bränslen, plast och andra produkter. Samtidigt har den stora utsläpp av koldioxid som påverkar klimatet negativt.

Många forskare och politiker försöker hitta alternativ, som elbilar och biobränslen. Biobränslen som etanol och biogas är bättre för miljön, men det finns också nackdelar som att det krävs stora odlingsytor för produktionen.

En möjlig framtida lösning är att utveckla sol- och vindkraft samt bättre batterier för att minska beroendet av olja.