Kol och förbränning

1. Kol och förbränning AF åk 8 AB

2. Kolets kemi KOL • I allt som är eller har varit levande finns det kolatomer. • Organisk kemi = vetenskapen om ämnen från organismer. Borde heta kolets kemi. • Världens största energiresurs – stenkol, olja och naturgas i berggrunden.

3. Rent kol Rent kol finns i fyra former: • Diamant • Grafit • Fullerener • Grafen Alla fyra ämnena består bara av kolatomer, det som skiljer dem åt är hur atomerna sitter ihop

4. Rent kol - Grafit • Grafit – Mjukt, svart ämne som svärtar av sig. • Leder elektrisk ström. • Kolatomerna binds samman i plana skikt. Bindningarna mellan skikten är svaga. Grafit används till: • Pennor, smörjmedel, elektriska kontakter. • Det tål hög värme och leder elektrisk ström bra. Grafit + lera = Blyerts Grafit + olja = smörjmedel • Grafit kan omvandlas till diamanter om det utsätts högt tryck och hög värme.

5. Amorft kol Hos amorft kol är inte kolatomerna ordnade i regelbundna mönster. Stenkol, träkol och aktivt kol är amorft kol. • Träkol – Används till grillning. Framställs genom torrdestillation. Det innebär att man hettar upp trä utan syretillförsel. Tjära, vatten och brännbara gaser drivs ut och kvar blir träkol. • Aktivt kol – Svart pulver. Partiklarna har små hål, porer. I porerna kan ämnen sugas upp och hållas kvar. Framställs från bl.a. trä eller olja. Används till luftrening, mot akut förgiftning och i filter till gasmasker, köksfläktar och ventilationssystem.

6. TORRDESTILLATION • Upphettning av fast organiskt ämne utan lufttillförsel (inget syre). • Vid torrdestillation av trä får man träkol (viktigt bränsle)

7. TEKNISKT OCH AKTIVT KOL • Tekniskt kol - Vid torrdestillation av t.ex. socker och slakteriavfall får man sockerkol, benkol och blodkol. • Aktivt kol – bildas vid upphettning med vattenånga av pulvriserat tekniskt kol • Tar bort färg och lukt från vätskor • Drar även till sig gaser • Används för att rena t.ex. vatten • Aktivt kol finns i filtret på gasmasker

8. Diamant • Hårt och ljusbrytande. I diamant är varje kolatom omgiven av fyra kolatomer och hålls på plats av starka bindningar. • Hårdaste ämnet i naturen. • Leder värme, men inte elektrisk ström. • Naturliga diamanter bildas av kolföreningar som omvandlas av högt tryck och värme i jordens inre under lång tid. • Används till smycken, borr- och skärverktyg. • Konstgjorda diamanter används främst för slipning och skärning av glas.

9. Rent kol – FullerenerDet forskas mycket kring nya former av rent kol, som kan användas inom medicin, datorer, mobiler m.m • Fullerener – leder ström. • Upptäckt 1985, nobelpris 1996. • Mycket lättare än stål men flera gånger starkare. • 60 eller 70 kolatomer i ett klot. • Kolatomerna är starkt bundna till varandra och bildar ett fotbollsliknande klot. • Kolnanorör är den sortens fulleren som det forskas mest på just nu.

10. Nanoteknik • Med nanoteknik kan man påverka och omvandla material på atomnivå. • Fulleren och grafen kommer att få stor betydelse. • Nanorör = rullar av grafen. • Grunden för framtidens teknik.

11. Rent kol - Grafen • 2010 års nobelpris i fysik tilldelades två forskare som har tagit fram grafen • Leder ström, genomskinligt och är hundra gånger starkare än stål. • Mycket lätt och väldigt böjligt. • Liknar grafit men består enbart av ett skikt kolatomer. • Framtidens supertunna och genomskinliga bildskärmar kommer att tillverkas av grafen.

12. KOLFÖRENINGAR • Kolförening - kemiska föreningar som innehåller kol (känner till flera miljoner) • Kol ingår i många ämnen – beror på kolets unika förmåga att binda till sig andra atomer • Ofta ingår väte, syre, kväve, svavel och fosfor • Delas in i grupper – beror på ingående grundämnen samt molekylernas uppbyggnad

13. KOLFÖRENINGAR

14. Kolets kretslopp

15. Fossila bränslen Är egentligen döda växter och djur som under stort tryck och avsaknad av syre har ombildats till olja, kol och naturgas. Ändlig resurs – oljan kommer ta slut om cirka 40 år

16. Olja • Råolja= bergolja= mineralolja = petroleum. • Användes tidigt av människan. • Petroleum är en blandning av hundratals olika kolväten. • Ur råoljan kan man utvinna båda gaser, fasta ämnen och flytande ämnen. • För att skilja åt dem använder man en metod som heter frationerad destillation. 

17. Oljeraffenaderi Råoljan som vi pumpar upp från marken består av en blandning av massa olika kolväten. När råoljan ligger på botten av tornet så värmar man upp det (370-430 grader) och då börjar råoljan koka. Eftersom det är en blandning av olika kolväten så kommer dom kortaste kolvätena koka först och stiga upp och ledas ut genom det översta röret som är gaser.

18. Krackning och Biogas Med krackning menas att man delar längre kolkedjor till kortare så man kan använda mer av oljan till bensin. Med biogas menas att man komposterar matavfall eller annat organiskt material utan att låta syre närvara då bildas det metan och etan. Detta kan sedan användas till att köra bilar med eller värma hus.

19. Skillnader mellan Biobränslen och Fossila bränslen Skillnaden mellan fossila bränslen och biobränslen är att biobränslen släpper ut koldioxid men tas upp av de nya träden som de planterats. De bränner träd för att få energi och de nya träden som de planterats suger upp koldioxiden som släpps ut, det kallas fotosyntes. Kemiskareaktionsformeln ser ut så här koldioxid + vatten + ljusenergi → socker + syrgas. Energin gå inte slut utan det fortsätter så och är mycket bättre för miljön. Det som är dåligt med biobränslen är att det är mycket dyrare än fossila bränslen.

20. Global uppvärmning och Hållbar utveckling När vi använder fossila bränslen så bildas det koldioxid. Så här ser den kemiska reaktionen ut CH4+2O2----->CO2+2H2O+värme. Koldioxiden blir som ett lager runt atmosfären. Det håller kvar värmestrålning och gör klimatet varmare. Det påverkar miljön och gör så att klimatet blir varmare och det kan påverka nordpolen och sydpolen, det kan börja smälta när det blir för mycket koldioxid i atmosfären. Om vi försätter släppa ut mycket koldioxid så blir det svårare för solstrålningen att komma ut från vår planet när den har kommit in igen. Det är också bra att vi släpper ut koldioxid för att annars skulle det inte vara varmt om nätterna för att energin skulle stråla ut till rymden. Det beror också på vattenångan för att den håller kvar solenergin.

21. Vad är fossila bränslen? • Ordet fossila betyder att det bildades för länge sedan "500 till 50 miljoner sedan." Fossila bränslen bildar efter av döda växter och djur inte hann förmultna utan sjönk ner till botten i sjöar och hav. • Hur kan man separera olika kolväten i råolja? • Man skiljer kolväten i råolja med hjälp av en metod som kallas "fraktionerad destillation".  • Vad är det för skillnad på naturgas och biogas? • Biogas bildas när organiskt avfall som: gödsel, avföring och mm som bryts ner av bakterier. Naturgas är ett fossilt bränsle som man hittar under marken. • Varför bidrar förbrännings av fossil bränslen till en förstärkt växthuseffekt? • När man förbränner fossila bränslen ökar halten koldioxid i atmosfären. Det ger en förstärkt växthuseffekt