Varför är kolatomer så viktiga ? Kol och kolföreningar Varför är kolatomer så viktiga ? Alla levande varelser är uppbyggda av kemiska föreningar med kol i. Kol kan förena sig med fyra andra atomer samtidigt. Därför kan kol bilda så många olika kemiska föreningar. Det finns ca 20 miljoner kemiska föreningar. 19 miljoner av dem innehåller kolatomer.

Grundämnet kol, dvs enbart kolatomer, finns i fyra olika former: Kolnanorör Grafen Diamant Grafit Fullerener (bl.a. kolnanorör) Grafen

Jämför grafit och diamant: Båda ämnena består av enbart kolatomer. I diamant är varje kolatom bunden till fyra andra kolatomer med lika korta och starka bindningar. Därför är det så hårt. I grafit sitter kolatomerna i skikt. Inom skiktet är bindningarna korta och starka. Mellan skikten är bindningarna långa och svaga. De bryts lätt. Därför är grafit mjukt. I skikten finns lättrörliga elektroner, och därför leder grafit ström, i skiktets riktning. Jfr metaller.

Grafit: Diamant: Det hårdaste ämnet som finns i naturen. Det enda ämne som kan repa en diamant är en annan diamant. Diamanter bryts framförallt i Sydafrika och Brasilien. Diamanterna förekommer mycket glest. Därför måste man gräva jättestora hål i marken. Används till smycken, borrkronor, slipmedel. Grafit: ett mycket mjukt material. Blyerts består av grafit och lera. Det som händer när du skriver med en blyertspenna är att du gnider av grafitlager, dvs. skikt av kolatomer.

Nya former av rent kol: Det forskas mycket kring nya former av rent kol, som kan användas inom medicin, datorer, mobiler m.m Fullerener: Upptäcktes på 80-talet. Upptäckten belönades med Nobelpriset i kemi 1996. Finns som ihåliga ”bollar”, ellipsoider (ihålig oval boll) eller rör. Kolnanorör är den sortens fulleren som det forskas mest på just nu.

Vad kan man använda kolnanorör till? Ja, allt som man vill ha smått kan man nästan säga! Inom elektroniken är det svårt att göra detaljerna för små eftersom det då blir för varmt när strömmen går igenom dem. Men med kolnanorör går det att göra mycket mindre delar. De håller också längre. Elektronerna åker ”gräddfil ” genom röret = mindre värme. Små papperstunna batterier Långa fibrer av kolnanorör kan göra starka tyg, t.ex. skottsäkra västar eller kläder som skyddar mot strålning Starka kompositmaterial, som finns i innebandyklubbor och tennisracketar, men som också är ett lätt och starkt material att ha i t.ex. flygplan.

Grafen 2010 års nobelpris i fysik tilldelades två forskare som tagit fram grafen. Grafen är ett platt nät av kolatomer i sexkanter. Det är bara en enda atom tjockt! Leder ström lika bra som koppar Leder värme bättre än alla andra kända material Nästan helt genomskinligt Är så tätt att inte ens helium, den minsta gasatomen, kan ta sig igenom.

Framtida användning Snabbare datorelektronik Hållbara kompositmaterial Genomskinliga pekskärmar, eftersom grafen både är genomskinligt och leder ström Effektivare solceller (av samma skäl) Plast som leder ström

Kolföreningar 95 % av alla ämnen vi känner till är kolföreningar. Kolatomer kan bilda långa kedjor och bildar då ”skelett” i en mängd olika ämnen som finns i djur, människor, växter m.m Några ex.: muskler, DNA, fett, proteiner, tvål, bensin…och 19 miljoner ämnen till !  På detta ”skelett” kan en massa olika andra atomer bindas. Kolföreningar innehåller alltid kol, oftast väte. Vanligt är också syre och kväve

Kolväten Består av enbart kolatomer och väteatomer. Mellan kolatomerna finns enkelbindningar, dubbel -bindningar eller trippelbindningar. Antalet kol och typen av bindning bestämmer namnet. Propyn Propen

Några viktiga kolväten: Metan = biogas, naturgas. Enklaste kolvätet CH4. Många bussar i Uppsala körs på biogas. Bensin: Blandning av kolvätekedjor med 5-10 kolatomer Propan och butan =gasol, som finns i våra brännare. Etyn = acetylen, som används vid svetsning.

Andra grupper av kolföreningar: De innehåller kol-, väte- och syreatomer. Alkoholer: Organiska syror Estrar t.ex etanol t.ex myrsyra t.ex butylacetat smakar banan!

Alkoholer innehåller alltid en OH-grupp Metanol: CH3OH. Träsprit. Kan finnas i hembränt. Mycket giftig. Bränsle (spritkök, modellflygplan, isracing) Glycerol: I hudkrämer. När man gör nitroglycerin. Etanol: CH3CH2OH. I öl, vin, sprit. T-röd (denaturerad). Bränsle till bilar. Glykol: I bilarnas kylsystem. Av-isar flygplan

Organiska syror /Karboxylsyror Acetylsalicylsyra Myrsyra Ättiksyra Smörsyra Äppelsyra Vinsyra Mjölksyra

Estrar Luktar oftast gott, som frukter eller blommor. Alkohol + syra → ester + vatten