Kol/kväve/fosfor

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Våra grundämnen


Kol

Kolets egenskaper
Först kan vi ta kolets egenskaper i periodiska systemet, kolet är en ickemetall av fast form, det har atom nr. 6, finns i grupp nr. 14 och har den kemiska beteckningen C.

Kolatomen har den mycket speciella egenskapen att kunna binda fyra andra atomer till sig. Det är därför som kol ingår i så många ämnesföreningar. Kol förekommer i jordskorpan i friform som grafit och diamant. I bunden form förekommer den som fossila bränslen, t.ex. stenkol, brunkol och bergolja. En sak som är ganska häftig är att kolet kan ha så extremt olika form och hårdhet, den kan ha formen av diamant, ett av världens hårdaste material, som är genomskinligt, inte leder ström, men har den högsta värmeledningsförmågan av alla material, fem gånger högre än koppars. Kolet kan också ha formen av grafit, en mycket mjuk halvmetall, den är svart och har ganska bra elledningsförmåga. Grafiten är så mjuk att man lätt kan bryta den med bara händerna. Och sen en massa annat halvhårt där emellan. Medelhalten kol i jordskorpan är 0,018 procent av vikten och grundämnet är ett av det 20 vanligast förekommande.


Kolets påverkan på miljön
Kolets påverkar ju miljön genom koldioxid. Koldioxiden är det ämne som man tror att växthuseffekten beror på, alltså påverkas miljön genom växthuseffekten. Vi släpper ju ut en massa koldioxid genom att hålla på och elda, men hade man bara eldat med sån skog som man hugger ner i dag, så skulle skadan inte vara lika stor. Om man hugger ner tusen träd och sedan eldar upp dom, så kommer den koldioxiden tas upp av kanske tusen andra träd som håller på att växa upp och det blir ett naturligt kretslopp. Men nu är det ju så att vi eldar med fossila ämnen också, det är dom som ställer till de stora problemen. Djupt ner i marken finns det olja och stenkol. Detta är resterna från gamla träd, växter och djur som fanns där för flera miljoner år sedan. När de dog började de täckas av sand och lera, och förvandlades efter lång tid till stenkol eller olja. Nu tar vi upp stenkolet och pumpar upp oljan, för att sedan elda upp den. När vi då eldar både dagens träd och de som dog för flera miljoner år sedan, och nu har blivit ett väldigt höghaltigt kolkoncentrat, släpps det ut flera gånger så mycket koldioxid som träden och växterna kan använda och ta hand om i sin fotosyntes. Det är ju inte bara att vi eldar kolhaltiga produkter som ger koldioxidutsläpp, utan också när vi kör med bensindrivna bilar och vid tillverkning i olika industrier, alltså vid förbränning av kolhaltiga ämnen.

Förklaring till vad växthuseffekten är och lite övrig fakta om den får du läsa i min geografi bok.


Kolets kretslopp i naturen
Alla levande varelser på jorden, människor, växter och djur, ingår i kolets globala kretslopp. Så är det för att kolet genom sina speciella egenskaper är den viktigaste byggstenen för allt liv på jorden. Vid fotosyntesen använder växterna de oorganiska energifattiga ämnena CO2 (koldioxid) och H2O (vatten). Då bildas organiska energirika ämnen. Vid förbränning av dessa ämnen, som sker i alla celler och när man eldar olika material, omvandlas den lagrade kemiska energin till användbar energi och de energifattiga oorganiska ämnena som det hela började med, CO2 (koldioxid) och H2O (vatten) bildas.

I det naturliga kretsloppet spelar kolet alltså en ganska stor roll. Växterna använder luftens koldioxid när de genom fotosyntesen tillverkar energirika näringsämnen, bland annat socker. Ämnena utnyttjas sedan i alla näringskedjor, bland annat vid alla cellers förbränning. Vid förbränningen bildas koldioxid som återgår till atmosfären där den sedan används vid växternas fotosyntes igen. Även kolatomerna från döda växt- och djurkroppar blir till koldioxid, genom nedbrytarnas verksamhet, och återgår upp till atmosfären. Detta kretslopp av kolatomer har pågått så länge det har funnits levande varelser på jorden, kretsloppet går mellan hav, luft och levande varelser.

Det ”onaturliga” kolkretsloppet, det som är påverkat av människan, börjar med att mycket gammal olja och stenkol tas upp från berggrunden. Sedan används det som värmekälla och drivmedel mm. Då förbränns det i motorer, kraftverk och bostäder och koldioxid avges (om förbränningen är fullständig, om det saknas syre vid förbränningen avges CO, koloxid, som är mycket giftigt,). Detta stiger upp i atmosfären och kommer delvis att ta sig in i det naturliga kretsloppet, men det mesta kommer att bli liggande där uppe och bidra till den ökade växthuseffekten, eftersom det släpps ut mer koldioxid i naturen än vad växterna har behov av och kan ta hand om.


Utsläppen -orsak och åtgärder
Utsläppen av koldioxid kommer från fabriker, bilar, hus som värms med kol, gas och olja, faktiskt från all organisk förbränning. Alltså också från växter och djur, människor och djur som äter och andas, växter, människor och djur som dör. En samlingspunkt för nästan allt koldioxid är ändå atmosfären, dit kommer nästan allt koldioxid, som ju alla sorters kol blir vid förbränning, någon gång. Men den naturliga koldioxiden är det ju ingen fara med, den hör ju dit. Problemet är den koldioxid som släpps ut genom att man använder fossila bränslen att elda med, som värmekälla, drivmedel och i olika industrier. Men det man behöver göra för att minska detta, helst utplåna, är: miljövänligare värme och energi källor, så som vatten- vind- och solenergi. Men snälla läs i min geografi bok istället, jag orkar inte skriva mera nu!

Titta på den här formeln då: utsläppen-orsaken=åtgärden alltså, om man tar utsläppen och tar bort orsaken, då blir det åtgärdat! Smart va? Det hittade jag på helt själv. Haha



Kväve

Kvävets egenskaper
Jag börjar här också med att pressentera ämnets beteckningar i det periodiska systemet. Kvävet är en gasformig ickemetall, atom nr. är 7 och den kemiska beteckningen är N. Ämnet finns i grupp nr. 15.

Den största delen av jordens kväve finns i luften i form av kvävgas, N2. Två kväveatomer bildar tillsammans en kvävgas molekyl. Ca 78 % av luften består av kvävgas. En stor del av det kvarvarande kvävet finns bundet i proteiner och andra ämnen i växter och djur. Men det ingår också i viktiga växtnäringsämnen, närsalter.

Kväve reagerar ogärna med andra ämnen och används därför som skydds gas för att förhindra bränder och explosioner.
Kvävgas används till att släcka eld, och kväve i flytande form används som kylmedel. Detta är mycket effektivt eftersom flytande kväve är mycket kallt och kokar redan vid –196C.
Kväve används också i olika konstgödsel.

Ämnets påverkan på miljön
När man gödslar med kväverik gödsel blir det oftast en hel del närsalter över som växterna inte använder. Detta sköljs bort av regn och kommer så småningom ut i sjöar, hav och vattendrag. När vattnet får för mycket närsalter ökar mängden planktonalger. Det är det som brukar kallas för algblomning. När dessa alger dör åker de ner på botten och bryts ner av bakterier. Det blir fler och fler bakterier. De använder så mycket syre att det blir syrebrist. Då dör ännu fler djur som faller till botten. När de bryts ner går det åt ännu mer syre. Om syret tar helt slut, tar svavelbakterier över och bildar den giftiga gasen svavelväte. Och då dör ju allting. Fast allt var redan dött innan, för syret tog ju slut.

Ekosystem på land kan också bli övergödda. Då brer växter som hundkex och gräs ut sig och konkurrerar ut andra växter.

Ämnets kretslopp i naturen
Kväveatomer är en livsviktig byggsten i alla levandes varelser. Trots att växter och djur omges av luftens kväve, N2, kan de inte använda den. De kan bara de så kallade kvävefixerande bakterierna. De tar upp luftens kväve och bygger in det i atomer i ämnen som växterna kan ta upp.

Allt liv på jorden är beroende av att luftens kväve binds och omvandlas till kväveföreningar så att växterna kan ta upp det. Slutresultatet av bakteriernas arbete blir nitratjoner, ett ämne som växterna har mycket lätt för att ta upp. Växterna använder kväveatomerna för att bygga upp protein. Människor och djur får i sej kvävet genom att äta växterna och kan i sin tur använda det tillproteinet i sina organ. Växter och djur har proteiner i alla sina celler. När dessa dör och förmultnar återgår kvävet till jorden som nitrat.

Det naturliga kretsloppet börjar med att bakterier i bland annat rotknölarna på ärtväxter binder luftens kväve. Bakterierna gör om kvävet till nitrat som växterna sedan tar upp ur marken. Djur och människor äter upp växterna och får på så sätt i sig kväve. Sedan dör djuren (obs! inte på grund av kväve nitratet) och hamnar på marken. De förmultnar bland annat med hjälp av svampars och bakteriers arbete. Då återgår kväve till marken i form av nitrat. Sedan omvandlar bakterier i marken en del av nitratet till fritt kväve som kommer upp i atmosfären igen. Sen börjar det om från början.

Det kretsloppet som påverkas av människan börjar med att konstgödsel tillverkas i fabriker med luftens kväve som råvara. Samtidigt förenas syre och kväve, det sker vid höga temperaturer, t.ex. i bilmotorer. Kväveoxidbildas och faller ner med regnet. Konstgödsel sprids på åkrarna och i trädgårdar och ökar mängden nitrat i marken säd och foderväxter tar upp nitrat. När man skördar skörden


Utsläppen -orsak och åtgärder


Fosfor

Fosforns egenskaper
Samma start här då, fakta från periodiska systemet. Fosforn är ett ickemetalliskt, gasformigt ämne med atom nr. 15 den är placerad i grupp nr. 15, kvävegruppen. Den kemiska beteckningen är helt kort P.

Naturligt förekommande fosfor består till 100 % av den stabila isotopen 31P. Grundämnet förekommer, liksom kol och svavel, i många utseenden och hård heter. När fosforånga kondenseras bildas först flytande fosfor, som vid 44,2°C stelnar till fast, färglös vit fosfor (ibland kallad gul fosfor p.g.a. föroreningar). I kyla är vit fosfor spröd, vid rumstemperatur mjuk, vaxartad och kan skäras med kniv.

Vit fosfor är ganska flyktig vid rumstemperatur och gasen oxideras långsamt i luften under avgivande av ett blågrönt ljus. Där av har den fått ...