Folke Nettelblad Karin Nettelblad KTRUM

SPEKTRUM
KEMI
KEMI
Best.nr 47-10670-7
Tryck.nr 47-10670-7
Folke Nettelblad
Karin Nettelblad
Välkommen till
Spektrum Kemi
ISBN 978-91-47-10670-7-1
© 2013 Folke Nettelblad, Karin Nettelblad
och Liber AB
Redaktion: Sara Ramsfeldt
Formgivare: Lotta Rennéus, Eva Jerkeman
Bildredaktör: Nadia Boutani Werner
Teckningar: Typoform, Anders Nyberg
Produktion: Adam Dahl
Fjärde upplagan
1
Repro: Repro 8 AB, Stockholm
Tryck: Kina 2013
KO P I E R I N G S FÖ R B U D
Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering,
utöver lärares och elevers rätt att kopiera för
undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden.
BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer
och huvudman för utbildningssamordnare, t.ex. kommuner
och universitet. Intrång i upphovsmannens rättigheter enligt
upphovsrättslagen kan medföra straff (böter eller fängelse),
skadestånd och beslag/förstöring av olovligt framställt
material. Såväl analog som digital kopiering regleras i
BONUS-avtalet. Läs mer på www.bonuspresskopia.se.
Liber AB, 113 98 Stockholm
Tfn 08-690 92 00
www.liber.se
kundservice tfn 08-690 93 30, fax 08-690 93 01
e-post: [email protected]
Den fjärde upplagan av Spektrum Kemi tar avstamp i Lgr 11.
Kursplanens förmågor möts med nya moment, och det centrala innehållet med uppdaterat stoff och nya kapitel.
I kapitelingresserna har förmågorna lyfts – dels med bilder och frågor, dels med målbeskrivningar baserade på det centrala innehåll och
de förmågor som behandlas i kapitlet.
De nya Perspektiven lockar till diskussion och ställningstagande.
Här tränas förmågan att skilja värderingar från fakta och att utveckla
ett kritiskt tänkande kring argument och källor. Faktarutor med
”Fördjupning” eller ”Vetenskap i utveckling” ger intressanta utblickar
och visar på mångsidigheten hos kemin.
Varje avsnitt avslutas med Testa dig själv-frågor och begreppsträning – Förklara begreppen. Förklaringen av många begrepp kan utvecklas till längre resonemang, speciellt av de elever som siktar mot
högre betyg. Varje kapitel avslutas med en Sammanfattning följd av
Finalen med kapitelövergripande uppgifter i ämnesprovens anda. En
bra möjlighet att testa kunskaperna och få träning inför de nationella
ämnesproven.
De kemiska sammanhang som lyfts i kursplanen – kost, hälsa, resurshushållning samt materialutveckling och miljöteknik – har fått
ökat utrymme. Bland annat har ”Kost, hälsa och hygien ” fått ett eget
kapitel och utvecklingen av nya material har stärkts i materialkapitlet.
Resurshushållning och miljöteknik finns invävda i nästan samtliga
kapitel. Andra delar ur kursplanens centrala innehåll, som exempelvis
jonbegreppet och växthuseffekten, dyker upp i olika sammanhang genom boken. Det sker i en progression där sammanhangen blir mer och
mer komplexa.
Författare till Spektrum Kemi är Karin Nettelblad och Folke
Nettelblad – vetenskapsskribenter med bred bakgrund och forskningserfarenhet inom kemi och medicin.
Spektrum Kemi finns i två versioner – en Grundbok och en Lightbok.
Ligthboken är parallell med Grundboken och kan användas av elever
som vill ha en lättare kurs med mindre textmängd. Böckerna finns även
som Onlineböcker.
3
Välkommen till
Spektrum Kemi
ISBN 978-91-47-10670-7-1
© 2013 Folke Nettelblad, Karin Nettelblad
och Liber AB
Redaktion: Sara Ramsfeldt
Formgivare: Lotta Rennéus, Eva Jerkeman
Bildredaktör: Nadia Boutani Werner
Teckningar: Typoform, Anders Nyberg
Produktion: Adam Dahl
Fjärde upplagan
1
Repro: Repro 8 AB, Stockholm
Tryck: Kina 2013
KO P I E R I N G S FÖ R B U D
Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering,
utöver lärares och elevers rätt att kopiera för
undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden.
BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer
och huvudman för utbildningssamordnare, t.ex. kommuner
och universitet. Intrång i upphovsmannens rättigheter enligt
upphovsrättslagen kan medföra straff (böter eller fängelse),
skadestånd och beslag/förstöring av olovligt framställt
material. Såväl analog som digital kopiering regleras i
BONUS-avtalet. Läs mer på www.bonuspresskopia.se.
Liber AB, 113 98 Stockholm
Tfn 08-690 92 00
www.liber.se
kundservice tfn 08-690 93 30, fax 08-690 93 01
e-post: [email protected]
Den fjärde upplagan av Spektrum Kemi tar avstamp i Lgr 11.
Kursplanens förmågor möts med nya moment, och det centrala innehållet med uppdaterat stoff och nya kapitel.
I kapitelingresserna har förmågorna lyfts – dels med bilder och frågor, dels med målbeskrivningar baserade på det centrala innehåll och
de förmågor som behandlas i kapitlet.
De nya Perspektiven lockar till diskussion och ställningstagande.
Här tränas förmågan att skilja värderingar från fakta och att utveckla
ett kritiskt tänkande kring argument och källor. Faktarutor med
”Fördjupning” eller ”Vetenskap i utveckling” ger intressanta utblickar
och visar på mångsidigheten hos kemin.
Varje avsnitt avslutas med Testa dig själv-frågor och begreppsträning – Förklara begreppen. Förklaringen av många begrepp kan utvecklas till längre resonemang, speciellt av de elever som siktar mot
högre betyg. Varje kapitel avslutas med en Sammanfattning följd av
Finalen med kapitelövergripande uppgifter i ämnesprovens anda. En
bra möjlighet att testa kunskaperna och få träning inför de nationella
ämnesproven.
De kemiska sammanhang som lyfts i kursplanen – kost, hälsa, resurshushållning samt materialutveckling och miljöteknik – har fått
ökat utrymme. Bland annat har ”Kost, hälsa och hygien ” fått ett eget
kapitel och utvecklingen av nya material har stärkts i materialkapitlet.
Resurshushållning och miljöteknik finns invävda i nästan samtliga
kapitel. Andra delar ur kursplanens centrala innehåll, som exempelvis
jonbegreppet och växthuseffekten, dyker upp i olika sammanhang genom boken. Det sker i en progression där sammanhangen blir mer och
mer komplexa.
Författare till Spektrum Kemi är Karin Nettelblad och Folke
Nettelblad – vetenskapsskribenter med bred bakgrund och forskningserfarenhet inom kemi och medicin.
Spektrum Kemi finns i två versioner – en Grundbok och en Lightbok.
Ligthboken är parallell med Grundboken och kan användas av elever
som vill ha en lättare kurs med mindre textmängd. Böckerna finns även
som Onlineböcker.
3
8 . l i ve ts ke m i
8.
LIVETS KEMI
Kemin i maten och kroppen
Livet är kemi! Allt levande är byggt av stora organiska molekyler. Dessutom är det
kemiska reaktioner som gör att människor, djur och växter kan leva.
Den kanske allra viktigaste reaktionen i världen är fotosyntesen. Där fångar
här får du lära dig
Innehåll
•
samtala om och beskriva fotosyntesens
avgörande roll för livet på jorden
8.1 Maten, kroppen och solenergin
•
vilken betydelse innehållet i mat och drycker
har för hälsan
•
fundera över och resonera om olika kemiska
processer i kroppen
•
i ord och bild visa modeller för hur kolhydrater,
fetter, nukleinsyror och proteiner är
sammansatta
•
förklara hur enzymer kan användas i industriella
processer
8.2 Kolhydrater ger kroppen energi
8.3 Fetter är kroppens energireserv
8.4 Proteiner bygger kroppen och sköter kemin
8.5 Enzymer och reaktionerna i kroppen
8.6 DNA bestämmer hur du ser ut
8.7 Vitaminer och mineralämnen
Perspektiv Får vi näringsbrist av dålig åkerjord?
•
resonera kring vilka konsekvenser brist på
näringsämnen kan få
•
skilja fakta från värderingar och reflektera över
olika källors trovärdighet
gröna växter upp energi från solljuset och lagrar den i energirika molekyler. Det är
faktiskt tack vare fotosyntesen som vi har något att äta.
186
187
8 . l i ve ts ke m i
8.
LIVETS KEMI
Kemin i maten och kroppen
Livet är kemi! Allt levande är byggt av stora organiska molekyler. Dessutom är det
kemiska reaktioner som gör att människor, djur och växter kan leva.
Den kanske allra viktigaste reaktionen i världen är fotosyntesen. Där fångar
här får du lära dig
Innehåll
•
samtala om och beskriva fotosyntesens
avgörande roll för livet på jorden
8.1 Maten, kroppen och solenergin
•
vilken betydelse innehållet i mat och drycker
har för hälsan
•
fundera över och resonera om olika kemiska
processer i kroppen
•
i ord och bild visa modeller för hur kolhydrater,
fetter, nukleinsyror och proteiner är
sammansatta
•
förklara hur enzymer kan användas i industriella
processer
8.2 Kolhydrater ger kroppen energi
8.3 Fetter är kroppens energireserv
8.4 Proteiner bygger kroppen och sköter kemin
8.5 Enzymer och reaktionerna i kroppen
8.6 DNA bestämmer hur du ser ut
8.7 Vitaminer och mineralämnen
Perspektiv Får vi näringsbrist av dålig åkerjord?
•
resonera kring vilka konsekvenser brist på
näringsämnen kan få
•
skilja fakta från värderingar och reflektera över
olika källors trovärdighet
gröna växter upp energi från solljuset och lagrar den i energirika molekyler. Det är
faktiskt tack vare fotosyntesen som vi har något att äta.
186
187
Enzymer och reaktionerna i
8 . l i ve ts ke m i
Här behövs det mycket energi
för att orka hela matchen. Det
får tjejen tack vare enzymerna
i kroppen som förbränner
glukos.
204
8. l ive t s ke m i
8.5
E
nzymer och
reaktionerna i kroppen
De gröna växterna tar till vara solenergi genom att bilda glukos.
Sedan kan vi använda energin genom att förbränna glukosen i maten.
Hur fungerar det egentligen? Hur kan vi förbränna glukosen utan att
hela kroppen brinner upp?
Kemiska reaktioner är livet
Varje dag äter du mat – mackor, tacos, bananer och mycket annat. Maten ger dig energi så att du kan gå, prata, tänka
och göra många andra saker.
Maten behövs också för att du ska kunna växa.
Men din kropp ser förstås inte alls ut som mackor,
bananer och annan mat. Det beror på att kroppen
fungerar som en kemisk fabrik, där kemiska reaktioner tar isär de kemiska föreningarna i maten och
bygger om dem till andra föreningar, som behövs
i kroppen. Och sedan gör andra kemiska reaktioner att energin i maten släpps loss, så att
kroppen kan använda den. Det är faktiskt de här
kemiska reaktionerna som är själva livet.
Enzymerna sätter fart på reaktionerna
Enzymerna är en typ av proteiner i kroppen som
är helt nödvändiga för alla de här reaktionerna. Det
beror på två viktiga funktioner hos enzymerna.
Den ena funktionen är att enzymerna gör att de kemiska
reaktionerna går fortare. Utan enzymer skulle reaktionerna i
kroppen gå väldigt långsamt och ta många år. Eller också skulle
vi behöva ha en kroppstemperatur på över 100 °C för att de skulle gå
tillräckligt fort. Men det går förstås inte, för då skulle vattnet i kroppen koka.
Enzymerna gör att kroppen kan reglera reaktionerna
Den andra viktiga funktionen är att enzymerna hjälper till att styra
vilka reaktioner som sker i en levande varelse. Det behövs olika reaktioner vid olika tillfällen.
Om du precis har ätit mat behövs en viss sorts reaktioner för att
ta vara på näringen i maten, men om det istället är länge sedan du åt
måste kroppen hämta näring från sina förråd. Vilka reaktioner som
ska vara igång styrs av att kroppen kan stänga av och sätta på olika
enzymer.
Enzymerna fungerar
som kroppens
kemijobbare. Tack
vare effektiva
verktyg får de
reaktionerna att gå
snabbare.
Enzymerna är specialister
Varje enzym är specialiserat på en enda reaktion. Det finns enzymer
som delar upp molekylerna i smådelar, och det finns enzymer som
bygger upp stora molekyler.
Matspjälkningen är ett exempel där det behövs enzymer. När du
Många enzymer
äter pasta får du i dig långa stärkelsemolekyler. För att kroppen ska
kan stängas av eller
kunna få energi från stärkelsen måste stärkelsemolekylen först delas
sättas på, så att
upp i glukosmolekyler. Det är enzymet amylas i saliven och i tarmen
kroppen kan reglera
som gör det.
vilka reaktioner som
ska ske.
Andra enzymer i magen
och tarmen delar upp proteiner och fetter i smådelar, som kan tas upp av
blodet och transporteKroppen har många
ras till det ställe i kropolika enzymer. Varje
pen där de behövs.
enzym är specialiserat
på en viss reaktion.
Kroppen förbränner kolhydrater
Kroppens celler behöver energi till många olika saker – för att du ska
kunna röra dig och tänka, och för att bygga upp nya ämnen. Cellerna
får energin genom att förbränna glukosen från de sönderdelade kolhydraterna.
Vid förbränningen gör olika enzymer att glukosmolekyler kan reagera med syrgasmolekyler. Glukos och syrgas förvandlas till koldioxid och vatten. Samtidigt frigörs energi som kroppen kan använda.
Koldioxiden förs till lungorna med blodet och följer med luften när vi
andas ut.
205
Enzymer och reaktionerna i
8 . l i ve ts ke m i
Här behövs det mycket energi
för att orka hela matchen. Det
får tjejen tack vare enzymerna
i kroppen som förbränner
glukos.
204
8. l ive t s ke m i
8.5
E
nzymer och
reaktionerna i kroppen
De gröna växterna tar till vara solenergi genom att bilda glukos.
Sedan kan vi använda energin genom att förbränna glukosen i maten.
Hur fungerar det egentligen? Hur kan vi förbränna glukosen utan att
hela kroppen brinner upp?
Kemiska reaktioner är livet
Varje dag äter du mat – mackor, tacos, bananer och mycket annat. Maten ger dig energi så att du kan gå, prata, tänka
och göra många andra saker.
Maten behövs också för att du ska kunna växa.
Men din kropp ser förstås inte alls ut som mackor,
bananer och annan mat. Det beror på att kroppen
fungerar som en kemisk fabrik, där kemiska reaktioner tar isär de kemiska föreningarna i maten och
bygger om dem till andra föreningar, som behövs
i kroppen. Och sedan gör andra kemiska reaktioner att energin i maten släpps loss, så att
kroppen kan använda den. Det är faktiskt de här
kemiska reaktionerna som är själva livet.
Enzymerna sätter fart på reaktionerna
Enzymerna är en typ av proteiner i kroppen som
är helt nödvändiga för alla de här reaktionerna. Det
beror på två viktiga funktioner hos enzymerna.
Den ena funktionen är att enzymerna gör att de kemiska
reaktionerna går fortare. Utan enzymer skulle reaktionerna i
kroppen gå väldigt långsamt och ta många år. Eller också skulle
vi behöva ha en kroppstemperatur på över 100 °C för att de skulle gå
tillräckligt fort. Men det går förstås inte, för då skulle vattnet i kroppen koka.
Enzymerna gör att kroppen kan reglera reaktionerna
Den andra viktiga funktionen är att enzymerna hjälper till att styra
vilka reaktioner som sker i en levande varelse. Det behövs olika reaktioner vid olika tillfällen.
Om du precis har ätit mat behövs en viss sorts reaktioner för att
ta vara på näringen i maten, men om det istället är länge sedan du åt
måste kroppen hämta näring från sina förråd. Vilka reaktioner som
ska vara igång styrs av att kroppen kan stänga av och sätta på olika
enzymer.
Enzymerna fungerar
som kroppens
kemijobbare. Tack
vare effektiva
verktyg får de
reaktionerna att gå
snabbare.
Enzymerna är specialister
Varje enzym är specialiserat på en enda reaktion. Det finns enzymer
som delar upp molekylerna i smådelar, och det finns enzymer som
bygger upp stora molekyler.
Matspjälkningen är ett exempel där det behövs enzymer. När du
Många enzymer
äter pasta får du i dig långa stärkelsemolekyler. För att kroppen ska
kan stängas av eller
kunna få energi från stärkelsen måste stärkelsemolekylen först delas
sättas på, så att
upp i glukosmolekyler. Det är enzymet amylas i saliven och i tarmen
kroppen kan reglera
som gör det.
vilka reaktioner som
ska ske.
Andra enzymer i magen
och tarmen delar upp proteiner och fetter i smådelar, som kan tas upp av
blodet och transporteKroppen har många
ras till det ställe i kropolika enzymer. Varje
pen där de behövs.
enzym är specialiserat
på en viss reaktion.
Kroppen förbränner kolhydrater
Kroppens celler behöver energi till många olika saker – för att du ska
kunna röra dig och tänka, och för att bygga upp nya ämnen. Cellerna
får energin genom att förbränna glukosen från de sönderdelade kolhydraterna.
Vid förbränningen gör olika enzymer att glukosmolekyler kan reagera med syrgasmolekyler. Glukos och syrgas förvandlas till koldioxid och vatten. Samtidigt frigörs energi som kroppen kan använda.
Koldioxiden förs till lungorna med blodet och följer med luften när vi
andas ut.
205
8 . l i ve ts ke m i
8. l ive t s ke m i
Förbränningen går i många små steg
På en del sätt liknar förbränningen inne i kroppen det som händer
om vi tänder eld på kolhydrater, till exempel ett vedträ. När kolhydraterna brinner upp, bildas det koldioxid och vattenånga, och det släpps
loss energi i form av ljus och värme.
Enzymerna gör att förbränningen fungerar vid kroppstemperatur.
Men de gör också att reaktionen går i många små steg. Det släpps bara
loss lite energi i taget, och då kan kroppen lättare ta vara på den. I varje
steg är det några få atomer som tas loss eller flyttas om, och det är specialiserade enzymer som sköter om det.
C6H12O6
+
6 O2
→
6 CO2
+
6 H2O
+
fördjupning
Enzymer ger grisarna bättre mat
När man föder upp grisar behövs det näringsrikt foder med bland
annat fosfat. Fodret tillverkas i fabriker av växter, men ett problem
är att fosfatet i fodret sitter ihop så hårt med ett ämne som heter
fytinsyra att grisarna inte kan använda det. Fosfatet kommer istället ut med bajsen.
Tidigare löste man problemet genom att tillsätta extra fosfatjoner, men det finns nackdelar med det. Fodret blir dyrare och fosfatet
som kommer ut med bajsen leder till övergödning av vattendrag.
Men nu har forskarna kommit på ett bättre sätt. De tillsätter
enzymet fytas till fodret. Enzymet tar isär fytinsyran i mindre delar.
Då kan den inte hålla fast fosfatet i fodret, utan grisarna får nytta
av det istället.
energi
Så här ser den sammanfattande formeln ut för cellernas förbränning av glukos. Fast
i själva verket är det inte en enda reaktion utan en lång serie av småreaktioner, som
styrs av olika enzymer.
α-ketoglutarsyra
Citronsyra
Glukos
Citronsyracykeln
Oxalättiksyra
Så här många reaktioner behövs det när kroppen förbränner glukos.
Varje pil står för en liten delreaktion, som behöver ett eget enzym.
Bärnstenssyra
Koldioxid,
vatten, energi
Enzymerna bygger kroppen
Vid matspjälkning och förbränning jobbar enzymerna med att bryta
sönder stora ämnen i smådelar. Men det finns andra enzymer som
istället bygger upp olika ämnen i kroppen.
Ett exempel är när kroppen bygger alla olika proteiner som den behöver. Då är det enzymer som kopplar ihop aminosyrorna till långa kedjor.
På liknande sätt hjälper andra enzymer till att bygga upp andra ämnen i kroppen.
206
Vi kan använda enzymer för att tillverka ämnen
Vi människor kan ta enzymer från levande organismer och använda
dem på laboratorier eller i fabriker för att tillverka ämnen som vi vill
ha. Oftast kommer enzymerna från bakterier.
Det finns flera fördelar för kemiindustrierna med att använda enzymer. Med äldre metoder måste man oftast värma ämnena som ska
reagera till hög temperatur, och då går det åt mycket energi. Med enzymer behöver det inte vara varmare än 30–40 °C.
Dessutom är enzymerna specialiserade, så att man bara får precis
den reaktion som man vill ha. Med värme blir det väldigt lätt flera olika
reaktioner, och då får man en blandning av många ämnen.
Det gör att fabrikerna går över till att använda enzymer – för att
tillverka allt från konstgödsel och plast till nya avancerade läkemedel.
testa dig själv 8.5
Förklara begreppen
• enzym • amylas • förbränning av glukos
1.
Förklara vad som händer i matspjälkningen när du har ätit pasta.
2.
Ge exempel på hur enzymer bygger upp stora ämnen.
3.
Förklara varför industrier kan ha nytta av enzymer.
207
8 . l i ve ts ke m i
8. l ive t s ke m i
Förbränningen går i många små steg
På en del sätt liknar förbränningen inne i kroppen det som händer
om vi tänder eld på kolhydrater, till exempel ett vedträ. När kolhydraterna brinner upp, bildas det koldioxid och vattenånga, och det släpps
loss energi i form av ljus och värme.
Enzymerna gör att förbränningen fungerar vid kroppstemperatur.
Men de gör också att reaktionen går i många små steg. Det släpps bara
loss lite energi i taget, och då kan kroppen lättare ta vara på den. I varje
steg är det några få atomer som tas loss eller flyttas om, och det är specialiserade enzymer som sköter om det.
C6H12O6
+
6 O2
→
6 CO2
+
6 H2O
+
fördjupning
Enzymer ger grisarna bättre mat
När man föder upp grisar behövs det näringsrikt foder med bland
annat fosfat. Fodret tillverkas i fabriker av växter, men ett problem
är att fosfatet i fodret sitter ihop så hårt med ett ämne som heter
fytinsyra att grisarna inte kan använda det. Fosfatet kommer istället ut med bajsen.
Tidigare löste man problemet genom att tillsätta extra fosfatjoner, men det finns nackdelar med det. Fodret blir dyrare och fosfatet
som kommer ut med bajsen leder till övergödning av vattendrag.
Men nu har forskarna kommit på ett bättre sätt. De tillsätter
enzymet fytas till fodret. Enzymet tar isär fytinsyran i mindre delar.
Då kan den inte hålla fast fosfatet i fodret, utan grisarna får nytta
av det istället.
energi
Så här ser den sammanfattande formeln ut för cellernas förbränning av glukos. Fast
i själva verket är det inte en enda reaktion utan en lång serie av småreaktioner, som
styrs av olika enzymer.
α-ketoglutarsyra
Citronsyra
Glukos
Citronsyracykeln
Oxalättiksyra
Så här många reaktioner behövs det när kroppen förbränner glukos.
Varje pil står för en liten delreaktion, som behöver ett eget enzym.
Bärnstenssyra
Koldioxid,
vatten, energi
Enzymerna bygger kroppen
Vid matspjälkning och förbränning jobbar enzymerna med att bryta
sönder stora ämnen i smådelar. Men det finns andra enzymer som
istället bygger upp olika ämnen i kroppen.
Ett exempel är när kroppen bygger alla olika proteiner som den behöver. Då är det enzymer som kopplar ihop aminosyrorna till långa kedjor.
På liknande sätt hjälper andra enzymer till att bygga upp andra ämnen i kroppen.
206
Vi kan använda enzymer för att tillverka ämnen
Vi människor kan ta enzymer från levande organismer och använda
dem på laboratorier eller i fabriker för att tillverka ämnen som vi vill
ha. Oftast kommer enzymerna från bakterier.
Det finns flera fördelar för kemiindustrierna med att använda enzymer. Med äldre metoder måste man oftast värma ämnena som ska
reagera till hög temperatur, och då går det åt mycket energi. Med enzymer behöver det inte vara varmare än 30–40 °C.
Dessutom är enzymerna specialiserade, så att man bara får precis
den reaktion som man vill ha. Med värme blir det väldigt lätt flera olika
reaktioner, och då får man en blandning av många ämnen.
Det gör att fabrikerna går över till att använda enzymer – för att
tillverka allt från konstgödsel och plast till nya avancerade läkemedel.
testa dig själv 8.5
Förklara begreppen
• enzym • amylas • förbränning av glukos
1.
Förklara vad som händer i matspjälkningen när du har ätit pasta.
2.
Ge exempel på hur enzymer bygger upp stora ämnen.
3.
Förklara varför industrier kan ha nytta av enzymer.
207
DNA bestämmer hur du ser ut
8 . l i ve ts ke m i
208
8. l ive t s ke m i
8.6
D
NA bestämmer hur du ser ut
Här ser du en molekylmodell
av en enstaka nukleotid. DNAmolekyler är ofta uppbyggda av
många miljoner nukleotider.
Är du kille eller tjej? Har du ljust eller mörkt hår, bruna, blå eller gröna
ögon? Det beror på ditt DNA!
Väte
H
Syre
O
Kol
C
Fosfor
P
DNA-molekyler är
byggda av kolatomer,
väteatomer, syreatomer
och fosforatomer.
Vattenmolekylen har bara
tre atomer medan DNAmolekylen kan ha många
miljoner. Det du ser här är
bara en liten del av DNAmolekylen.
DNA bestämmer hur proteinerna ska se ut
DNA, eller deoxiribonukleinsyra, finns i alla levande celler och fun­
gerar som en ritning till proteinerna. Eftersom det är proteinerna som
bygger upp kroppen, bestämmer DNA till stor del också hur kroppen
ska se ut. Det är ditt DNA som avgör om du är kille eller tjej, vilken
färg du har på ögonen och mycket annat. DNA bestämmer också om
en levande organism blir en människa, en maskros eller en bakterie.
DNA är byggt av fyra byggstenar
DNA är ett organiskt ämne med väldigt stora molekyler. I en vattenmolekyl finns det tre atomer. I en DNA-molekyl däremot kan det
finnas flera miljarder atomer. Men DNA-molekylerna är ändå inte så
komplicerade, eftersom de är sammansatta av mindre molekyler som
kallas nukleotider. Varje nukleotid innehåller ungefär 30 atomer.
Nukleotiderna skiljer sig från andra biokemiska ämnen genom att
de innehåller fosforatomer. Det är därför det är så viktigt att det finns
fosforatomer i jorden för att växterna ska kunna växa. Vi människor får
i oss fosforatomerna med maten.
Det finns fyra olika nukleotider. De kallas A, C, G och T och sitter
ihop med varandra i långa kedjor, till exempel ACGTTAGCTT eller
GGCCATGGCCAT.
Varje DNA-molekyl består av två sådana kedjor som ligger bredvid varandra. Hela molekylen liknar en jättelång stege, fast stegen är
vriden i spiral. Vi säger därför att DNA-molekylen är en dubbelspiral.
A
T
C
G
DNA-molekylen innehåller gener
En DNA-molekyl innehåller oftast ritningar till många olika proteiner. Varje sådan ritning kallas för en gen.
Det är ordningen på nukleotiderna i genen som talar om hur proteinet ska se ut. Genen består av många ”ord” med tre nukleotider, till
exempel AGC eller TTA. Varje sådant ord står för en viss aminosyra.
Det är ordningen på orden som talar om hur aminosyrorna ska sättas
ihop när cellen bygger proteinet.
Det finns också delar i DNA-molekylen som inte fungerar som
gener. Deras funktion är istället att reglera när de olika generna ska
användas.
testa dig själv 8.6
Förklara begreppen
• DNA • nukleotid • dubbelspiral • gen
1.
Försök förklara varför du och en kompis har olika färg på ögonen.
2.
Förklara hur en DNA-molekyl är uppbyggd.
Det här är en förenklad modell
av en del av en DNA-molekyl,
formad som en dubbelspiral. De
olika färgerna står för de olika i
nukleotiderna.
209
DNA bestämmer hur du ser ut
8 . l i ve ts ke m i
208
8. l ive t s ke m i
8.6
D
NA bestämmer hur du ser ut
Här ser du en molekylmodell
av en enstaka nukleotid. DNAmolekyler är ofta uppbyggda av
många miljoner nukleotider.
Är du kille eller tjej? Har du ljust eller mörkt hår, bruna, blå eller gröna
ögon? Det beror på ditt DNA!
Väte
H
Syre
O
Kol
C
Fosfor
P
DNA-molekyler är
byggda av kolatomer,
väteatomer, syreatomer
och fosforatomer.
Vattenmolekylen har bara
tre atomer medan DNAmolekylen kan ha många
miljoner. Det du ser här är
bara en liten del av DNAmolekylen.
DNA bestämmer hur proteinerna ska se ut
DNA, eller deoxiribonukleinsyra, finns i alla levande celler och fun­
gerar som en ritning till proteinerna. Eftersom det är proteinerna som
bygger upp kroppen, bestämmer DNA till stor del också hur kroppen
ska se ut. Det är ditt DNA som avgör om du är kille eller tjej, vilken
färg du har på ögonen och mycket annat. DNA bestämmer också om
en levande organism blir en människa, en maskros eller en bakterie.
DNA är byggt av fyra byggstenar
DNA är ett organiskt ämne med väldigt stora molekyler. I en vattenmolekyl finns det tre atomer. I en DNA-molekyl däremot kan det
finnas flera miljarder atomer. Men DNA-molekylerna är ändå inte så
komplicerade, eftersom de är sammansatta av mindre molekyler som
kallas nukleotider. Varje nukleotid innehåller ungefär 30 atomer.
Nukleotiderna skiljer sig från andra biokemiska ämnen genom att
de innehåller fosforatomer. Det är därför det är så viktigt att det finns
fosforatomer i jorden för att växterna ska kunna växa. Vi människor får
i oss fosforatomerna med maten.
Det finns fyra olika nukleotider. De kallas A, C, G och T och sitter
ihop med varandra i långa kedjor, till exempel ACGTTAGCTT eller
GGCCATGGCCAT.
Varje DNA-molekyl består av två sådana kedjor som ligger bredvid varandra. Hela molekylen liknar en jättelång stege, fast stegen är
vriden i spiral. Vi säger därför att DNA-molekylen är en dubbelspiral.
A
T
C
G
DNA-molekylen innehåller gener
En DNA-molekyl innehåller oftast ritningar till många olika proteiner. Varje sådan ritning kallas för en gen.
Det är ordningen på nukleotiderna i genen som talar om hur proteinet ska se ut. Genen består av många ”ord” med tre nukleotider, till
exempel AGC eller TTA. Varje sådant ord står för en viss aminosyra.
Det är ordningen på orden som talar om hur aminosyrorna ska sättas
ihop när cellen bygger proteinet.
Det finns också delar i DNA-molekylen som inte fungerar som
gener. Deras funktion är istället att reglera när de olika generna ska
användas.
testa dig själv 8.6
Förklara begreppen
• DNA • nukleotid • dubbelspiral • gen
1.
Försök förklara varför du och en kompis har olika färg på ögonen.
2.
Förklara hur en DNA-molekyl är uppbyggd.
Det här är en förenklad modell
av en del av en DNA-molekyl,
formad som en dubbelspiral. De
olika färgerna står för de olika i
nukleotiderna.
209
8 . l i ve ts ke m i
8. l ive t s ke m i
perspektiv
Får vi näringsbrist
av dålig åkerjord?
Här är några argument för och mot järnberikning som användes i debatten. Välj sida baserat på argumenten – är du
för eller mot järnberikning? Motivera.
MOT: Det är framförallt äldre män
1 januari 1995 tog Livsmedelsverket bort järnberikningen av
mjöl i Sverige. Beslutet drevs fram av livsmedelsindustrin som
ville kunna sälja mjöl utan järnberikning till andra länder där
mjölet inte järnberikas. Det var alltså inte främst människors
hälsa utan ekonomiska skäl som låg bakom. Men i debatten
togs hälsoskälen fram. Varför tror du att det var viktigt att motivera beslutet med hälsoskäl?
som, om de får för mycket järn,
kan utsättas för större risker att
få hjärt- och kärl­sjukdomar.
forskare i
näringslära
MOT: Eftersom vi inte har något
MOT: Därför kan vi inte säga
att beslutet är ett hot mot
folk­hälsan. Det är i första
hand 15-åriga flickor som
drabbas. Och anledningen
till att de drabbas är att de
äter för dåligt.
problem med järnbrist här i landet
är det fel att börja med ett dyrare
järn som tvingar oss att höja
priserna. Det är ju helt galet i ett
internationellt perspektiv.
forskare i
näringslära
FÖR: Det är framförallt
företagare i
livsmedelsindustrin
allvarligt för unga flickor
som fortfarande växer.
FÖR: Det är barockt att
den övriga befolkningen
inte ska få järn via
mjölberikningen av
hänsyn till det fåtal som
riskerar överdos.
forskare i
forskare i
FÖR: Järnets betydelse och
näringslära
konsekvenser av järn- och blodbrist
har sopats under mattan. Det beror
säkert på att det i huvudsak är ett
kvinnoproblem.
näringslära
företagare i
livsmedelsindustrin
Ett annat problem är att halten naturliga järnjoner i vete har
halverats på 50 år. Orsaken kan vara konstgödseln. Den innehåller kväve, fosfor och kalium, men inte mineralämnen som
järn. Både växterna och vi behöver mineralämnen. Vi kan tänka
oss mineralämnena i marken som pengar på ett bankkonto. Om
man bara tar ut pengar – men aldrig sätter in några – tar pengarna slut. Jordbruket har ”tagit ut” mineralämnen från marken,
men inte ”satt in” några nya i form av allsidig gödning. Brist på
mineralämnen i marken ger brist på mineralämnen i grönsaker,
mjöl och frukt. Det är farligt för hälsan.
212
Ska vi behöva
kosttillskott för att
få i oss tillräckligt
med järn?
213
8 . l i ve ts ke m i
8. l ive t s ke m i
perspektiv
Får vi näringsbrist
av dålig åkerjord?
Här är några argument för och mot järnberikning som användes i debatten. Välj sida baserat på argumenten – är du
för eller mot järnberikning? Motivera.
MOT: Det är framförallt äldre män
1 januari 1995 tog Livsmedelsverket bort järnberikningen av
mjöl i Sverige. Beslutet drevs fram av livsmedelsindustrin som
ville kunna sälja mjöl utan järnberikning till andra länder där
mjölet inte järnberikas. Det var alltså inte främst människors
hälsa utan ekonomiska skäl som låg bakom. Men i debatten
togs hälsoskälen fram. Varför tror du att det var viktigt att motivera beslutet med hälsoskäl?
som, om de får för mycket järn,
kan utsättas för större risker att
få hjärt- och kärl­sjukdomar.
forskare i
näringslära
MOT: Eftersom vi inte har något
MOT: Därför kan vi inte säga
att beslutet är ett hot mot
folk­hälsan. Det är i första
hand 15-åriga flickor som
drabbas. Och anledningen
till att de drabbas är att de
äter för dåligt.
problem med järnbrist här i landet
är det fel att börja med ett dyrare
järn som tvingar oss att höja
priserna. Det är ju helt galet i ett
internationellt perspektiv.
forskare i
näringslära
FÖR: Det är framförallt
företagare i
livsmedelsindustrin
allvarligt för unga flickor
som fortfarande växer.
FÖR: Det är barockt att
den övriga befolkningen
inte ska få järn via
mjölberikningen av
hänsyn till det fåtal som
riskerar överdos.
forskare i
forskare i
FÖR: Järnets betydelse och
näringslära
konsekvenser av järn- och blodbrist
har sopats under mattan. Det beror
säkert på att det i huvudsak är ett
kvinnoproblem.
näringslära
företagare i
livsmedelsindustrin
Ett annat problem är att halten naturliga järnjoner i vete har
halverats på 50 år. Orsaken kan vara konstgödseln. Den innehåller kväve, fosfor och kalium, men inte mineralämnen som
järn. Både växterna och vi behöver mineralämnen. Vi kan tänka
oss mineralämnena i marken som pengar på ett bankkonto. Om
man bara tar ut pengar – men aldrig sätter in några – tar pengarna slut. Jordbruket har ”tagit ut” mineralämnen från marken,
men inte ”satt in” några nya i form av allsidig gödning. Brist på
mineralämnen i marken ger brist på mineralämnen i grönsaker,
mjöl och frukt. Det är farligt för hälsan.
212
Ska vi behöva
kosttillskott för att
få i oss tillräckligt
med järn?
213
1 1 . m ate r i al
11. m ate r i al
perspektiv
Nanomaterial
– en teknikrevolution som pågår just nu
Vad kan nanomaterial användas till?
Forskarna tror att nanomaterialen blir en lika stor revolution för våra liv
som mobiltelefonerna och datorerna under de senaste 40 åren.
Några saker som nanomaterial skulle kunna användas till:
• livsmedelsförpackningar: ketchup som rinner ut till sista droppen och
köttförpackningar som varnar när köttet blir dåligt
• reparera skador på ryggmärgen så att förlamade kan använda armar
och ben
• målsökande läkemedel som bara angriper de sjuka cellerna, så att
man till exempel kan bota människor med cancer
• enkla och billiga tester för vanliga infektioner
• sensorer som kan hjälpa syn- och hörselskadade att se och höra igen
Maxfas – ett billigt nanomaterial som ersätter guld
I mobiltelefoner och annan elektronik används guld. Men guld
är dyrt och gruvbrytningen skadar miljön. Dessutom måste
guldet behandlas med giftiga ämnen innan det kan användas i
mobiltelefonerna.
Några nanoforskare vid Linköpings universitet bestämde
sig för att lösa problemet. Och nu finns nanomaterialet Maxfas,
som har de goda egenskaperna hos guld – men inte de dåliga.
Maxfas tillverkas av titan, lite kisel och kol, och det fungerar
perfekt som ersättningsmaterial för guld i elektronik. Nu står
kunder från hela världen på kö, och företaget tjänar miljarder
kronor varje år. Råvarorna titan, kisel och kol är väldigt billiga
jämfört med guld, så företaget kan sälja Maxfas billigare än
guld och ändå tjäna mycket pengar.
Vilket användningsområde är viktigast för dig? Vilket är viktigast
för Sverige? Vilket är viktigast för hela världen? Motivera varför.
Naturen använder sig ofta av
sin egen nanoteknik. Här är det
vattendroppar på ett lotusblad som
samlar upp smuts och bakterier och
sedan rullar av från bladet.
Det finns människor som vill stoppa utvecklingen av nanomaterial därför att nanopartiklar skulle kunna vara farliga för hälsan.
Samtidigt kan nanomaterial användas för att hjälpa människor som
är svårt sjuka eller har funktionsnedsättningar. Tycker du att forskarna ska få fortsätta att utveckla nya nanomaterial? Motivera.
Att vattnet bildar rengörande
droppar beror på de speciella
nanostrukturerna i bladets yta. Här
ser du dem i ett elektronmikroskop.
Forskarna har skapat självrengörande
material med liknande struktur.
308
Finns det risker med nanomaterial?
Varje teknikrevolution innebär risker. Ett problem med nanomaterialen är att forskarna inte
vet om de små nanopartiklarna kan vara farliga
för hälsan. Några av de mest framstående
nanoforskarna, professor Maria Strømme i Uppsala och professor Bengt Fadeel vid Karolinska
Institutet i Stockholm, vill ha forskning om
riskerna med nanoteknik parallellt med forskningen om nya material. Inte för att bromsa
utvecklingen utan för att göra den möjlig – vi
måste tänka efter i förväg. Och vi måste inse
hur lite vi vet.
Man skulle kunna säga att Maria Strømme
och Bengt Fadeel beskriver själva kärnpunkten i ansvarsfullt naturvetenskapligt arbetssätt när de säger att ”vi måste tänka efter
i förväg” och ”vi måste inse hur lite vi vet”.
Förklara varför.
309
1 1 . m ate r i al
11. m ate r i al
perspektiv
Nanomaterial
– en teknikrevolution som pågår just nu
Vad kan nanomaterial användas till?
Forskarna tror att nanomaterialen blir en lika stor revolution för våra liv
som mobiltelefonerna och datorerna under de senaste 40 åren.
Några saker som nanomaterial skulle kunna användas till:
• livsmedelsförpackningar: ketchup som rinner ut till sista droppen och
köttförpackningar som varnar när köttet blir dåligt
• reparera skador på ryggmärgen så att förlamade kan använda armar
och ben
• målsökande läkemedel som bara angriper de sjuka cellerna, så att
man till exempel kan bota människor med cancer
• enkla och billiga tester för vanliga infektioner
• sensorer som kan hjälpa syn- och hörselskadade att se och höra igen
Maxfas – ett billigt nanomaterial som ersätter guld
I mobiltelefoner och annan elektronik används guld. Men guld
är dyrt och gruvbrytningen skadar miljön. Dessutom måste
guldet behandlas med giftiga ämnen innan det kan användas i
mobiltelefonerna.
Några nanoforskare vid Linköpings universitet bestämde
sig för att lösa problemet. Och nu finns nanomaterialet Maxfas,
som har de goda egenskaperna hos guld – men inte de dåliga.
Maxfas tillverkas av titan, lite kisel och kol, och det fungerar
perfekt som ersättningsmaterial för guld i elektronik. Nu står
kunder från hela världen på kö, och företaget tjänar miljarder
kronor varje år. Råvarorna titan, kisel och kol är väldigt billiga
jämfört med guld, så företaget kan sälja Maxfas billigare än
guld och ändå tjäna mycket pengar.
Vilket användningsområde är viktigast för dig? Vilket är viktigast
för Sverige? Vilket är viktigast för hela världen? Motivera varför.
Naturen använder sig ofta av
sin egen nanoteknik. Här är det
vattendroppar på ett lotusblad som
samlar upp smuts och bakterier och
sedan rullar av från bladet.
Det finns människor som vill stoppa utvecklingen av nanomaterial därför att nanopartiklar skulle kunna vara farliga för hälsan.
Samtidigt kan nanomaterial användas för att hjälpa människor som
är svårt sjuka eller har funktionsnedsättningar. Tycker du att forskarna ska få fortsätta att utveckla nya nanomaterial? Motivera.
Att vattnet bildar rengörande
droppar beror på de speciella
nanostrukturerna i bladets yta. Här
ser du dem i ett elektronmikroskop.
Forskarna har skapat självrengörande
material med liknande struktur.
308
Finns det risker med nanomaterial?
Varje teknikrevolution innebär risker. Ett problem med nanomaterialen är att forskarna inte
vet om de små nanopartiklarna kan vara farliga
för hälsan. Några av de mest framstående
nanoforskarna, professor Maria Strømme i Uppsala och professor Bengt Fadeel vid Karolinska
Institutet i Stockholm, vill ha forskning om
riskerna med nanoteknik parallellt med forskningen om nya material. Inte för att bromsa
utvecklingen utan för att göra den möjlig – vi
måste tänka efter i förväg. Och vi måste inse
hur lite vi vet.
Man skulle kunna säga att Maria Strømme
och Bengt Fadeel beskriver själva kärnpunkten i ansvarsfullt naturvetenskapligt arbetssätt när de säger att ”vi måste tänka efter
i förväg” och ”vi måste inse hur lite vi vet”.
Förklara varför.
309
1 2 . m e tal le r
12. m e tal le r
En masugn är vanligen 15–30 m hög.
Här kommer det
ut en blandning
av kolmonoxid och
koldioxid som bildas
under reaktionen.
Järnmalm och kol
fylls på uppifrån.
Järnjonerna lossnar
från syrejonerna och
omvandlas med hjälp av
kolet till järnatomer. Det
varma råjärnet tappas ut
längst ner. Där får man
också ut det skräp som
finns kvar – slaggen.
Linorna i en linbana får
inte gå av. Därför är de
gjorda av stål.
320
När kolet brinner
reagerar det med
syrejonerna i
järnmalmen. De
heta koloxiderna
försvinner genom
röret upptill.
Slagg.
Råjärn.
Från järnmalm till stål
Järnmalm består av olika järnoxider, alltså
jonföreningar med järn- och syrejoner. I ett
järnverk tillverkar man järnmetall av järn­
malm. Då hettar man upp krossad och anri­
kad järnmalm tillsammans med kol i en masugn. Det sker kemiska reaktioner så att järn­
jonerna i järnmalmen blir järnatomer, det vill
säga järnmetall. Sådant järn kallas råjärn.
Stål är järn som är blandat med något
annat atomslag, oftast kolatomer. Kolet gör
att stålet blir hårdare än rent järn. Det beror
på att kolatomerna lägger sig som ”kilar”
mellan järnatomerna, så att de inte kan glida
runt varandra lika lätt. För mycket kol gör
stålet så hårt att det inte går att smida.
I råjärn finns det ungefär 4 % kol, men
för att få bra stål måste man sänka kolhalten
till under 2 %. Det sker genom färskning.
Då förbränner man en stor del av kolet i rå­
järnet med hjälp av syrgas.
Man kan ge stålet speciella egenskaper
genom att blanda i olika metaller. Mest an­
vänds krom och nickel.
Metallframställning påverkar miljön
Malmbrytning och metallframställning påverkar mil­
jön på många sätt. Landskapet blir fult, och det släpps
ut farliga ämnen både i gruvorna och där man bearbe­
tar malmen.
När man framställer metall ur malm blir det alltid
kvar skräp. Det skräpet kallas slagg. Runt många gruvor
ligger gamla slagghögar kvar. När regnvattnet rinner
genom högarna tar det med sig giftiga metalljoner och
andra föroreningar och sprider dem i naturen och till
grundvattnet.
Numera använder man slaggen bland annat till väg­
material och som råvara till glas och cement. På det
sättet sparar man både material och pengar, samtidigt
som man är snäll mot miljön.
På 1970-talet började järn- och stålindustrin att
rena rökgaserna. Därför har utsläppen till luften mins­
kat med mer än 98 %. Det är viktigt eftersom det finns
mycket svavel i en del malmer. Förr kom en stor del av
det ut som svaveldioxid och förvandlades till surt regn.
Idag tar man tillvara svavlet och använder det inom den
kemiska industrin.
På många håll ligger gamla slagghögar kvar.
Här ser du en vid Falu koppargruva.
12.4
Både tunga och lätta metaller kan vara skadliga
Ordet tungmetall används ofta när man pratar om miljöskador. Men
egentligen är alla metaller som väger mer än 5 g/cm3 tungmetaller.
Det är mer än 50 olika metaller, bland annat järn och guld. De flesta
av dem är inte särskilt miljöfarliga.
12.10
När man talar om tungmetaller som skadar miljön menar man
oftast tre metaller – bly (Pb), kadmium (Cd) och kvicksilver (Hg). De
är giftiga för nästan allt levande. Därför har EU numera infört lagar
som nästan helt förbjuder användning av de här tre tungmetallerna.
Det finns även lättmetaller som kan vara giftiga och miljöskadliga.
Aluminium är ett exempel.
15.18
Cd
Hg
Pb
Här hittar du tungmetallerna
i det periodiska systemet.
I miljödebatten räknas ofta Obara
Pb, Cd och Hg som tungmetaller.
321
1 2 . m e tal le r
12. m e tal le r
En masugn är vanligen 15–30 m hög.
Här kommer det
ut en blandning
av kolmonoxid och
koldioxid som bildas
under reaktionen.
Järnmalm och kol
fylls på uppifrån.
Järnjonerna lossnar
från syrejonerna och
omvandlas med hjälp av
kolet till järnatomer. Det
varma råjärnet tappas ut
längst ner. Där får man
också ut det skräp som
finns kvar – slaggen.
Linorna i en linbana får
inte gå av. Därför är de
gjorda av stål.
320
När kolet brinner
reagerar det med
syrejonerna i
järnmalmen. De
heta koloxiderna
försvinner genom
röret upptill.
Slagg.
Råjärn.
Från järnmalm till stål
Järnmalm består av olika järnoxider, alltså
jonföreningar med järn- och syrejoner. I ett
järnverk tillverkar man järnmetall av järn­
malm. Då hettar man upp krossad och anri­
kad järnmalm tillsammans med kol i en masugn. Det sker kemiska reaktioner så att järn­
jonerna i järnmalmen blir järnatomer, det vill
säga järnmetall. Sådant järn kallas råjärn.
Stål är järn som är blandat med något
annat atomslag, oftast kolatomer. Kolet gör
att stålet blir hårdare än rent järn. Det beror
på att kolatomerna lägger sig som ”kilar”
mellan järnatomerna, så att de inte kan glida
runt varandra lika lätt. För mycket kol gör
stålet så hårt att det inte går att smida.
I råjärn finns det ungefär 4 % kol, men
för att få bra stål måste man sänka kolhalten
till under 2 %. Det sker genom färskning.
Då förbränner man en stor del av kolet i rå­
järnet med hjälp av syrgas.
Man kan ge stålet speciella egenskaper
genom att blanda i olika metaller. Mest an­
vänds krom och nickel.
Metallframställning påverkar miljön
Malmbrytning och metallframställning påverkar mil­
jön på många sätt. Landskapet blir fult, och det släpps
ut farliga ämnen både i gruvorna och där man bearbe­
tar malmen.
När man framställer metall ur malm blir det alltid
kvar skräp. Det skräpet kallas slagg. Runt många gruvor
ligger gamla slagghögar kvar. När regnvattnet rinner
genom högarna tar det med sig giftiga metalljoner och
andra föroreningar och sprider dem i naturen och till
grundvattnet.
Numera använder man slaggen bland annat till väg­
material och som råvara till glas och cement. På det
sättet sparar man både material och pengar, samtidigt
som man är snäll mot miljön.
På 1970-talet började järn- och stålindustrin att
rena rökgaserna. Därför har utsläppen till luften mins­
kat med mer än 98 %. Det är viktigt eftersom det finns
mycket svavel i en del malmer. Förr kom en stor del av
det ut som svaveldioxid och förvandlades till surt regn.
Idag tar man tillvara svavlet och använder det inom den
kemiska industrin.
På många håll ligger gamla slagghögar kvar.
Här ser du en vid Falu koppargruva.
12.4
Både tunga och lätta metaller kan vara skadliga
Ordet tungmetall används ofta när man pratar om miljöskador. Men
egentligen är alla metaller som väger mer än 5 g/cm3 tungmetaller.
Det är mer än 50 olika metaller, bland annat järn och guld. De flesta
av dem är inte särskilt miljöfarliga.
12.10
När man talar om tungmetaller som skadar miljön menar man
oftast tre metaller – bly (Pb), kadmium (Cd) och kvicksilver (Hg). De
är giftiga för nästan allt levande. Därför har EU numera infört lagar
som nästan helt förbjuder användning av de här tre tungmetallerna.
Det finns även lättmetaller som kan vara giftiga och miljöskadliga.
Aluminium är ett exempel.
15.18
Cd
Hg
Pb
Här hittar du tungmetallerna
i det periodiska systemet.
I miljödebatten räknas ofta Obara
Pb, Cd och Hg som tungmetaller.
321
12. m e tal le r
Vad ska vi göra med gamla bilar som ingen vill ha längre? Förpackningar av
metall kan lämnas till återvinning därför att förpackningstillverkarna betalar
för det. Borde inte biltillverkarna också betala för att metallen i bilarna ska
återvinnas? Vad tycker du?
Metaller kan återvinnas
Det finns ganska gott om metal�­
ler i jordskorpan. Om allt gick att
utvinna skulle det räcka i tiotusen­
tals år. Men så enkelt är det tyvärr
inte. Den mesta metallen i jord­
skorpan är så svår att komma åt,
eller finns i så låg koncentration,
att den inte är lönsam att utvinna.
Metallerna är alltså ingen
oändlig resurs. Därför måste vi
vara sparsamma och försöka åter­
vinna dem så mycket som möjligt.
Men det finns också andra skäl att
återvinna metaller. Om de inte
återvinns kan de nämligen förstö­
ra vår miljö, oavsett om de slängs
direkt i naturen eller hamnar på en
soptipp. I båda fallen kan regnvat­
ten ta med sig farliga metallfören­
ingar till mark och vattendrag.
Återvinning är dessutom oftast
både billigare och mer energisnålt
än att utvinna ny metall ur malm.
testa dig själv 12.2
Förklara begreppen
• ädel metall • mineral • bergart • malm • anrikning • järnverk • masugn
• råjärn • stål • färskning • slagg • tungmetall
322
1.
Beskriv de sju stegen när vi omvandlar malm till metall och sedan använder metallen. Förklara
varför varje steg behövs.
2.
Vilka atomslag finns i järnmalm?
3.
Ge exempel på hur metallutvinning kan påverka miljön och hur vi kan minska de negativa
effekterna.
4.
Ge två skäl till att vi ska återvinna metaller.
12.3
Metaller i levande livet
Kan det verkligen vara vettigt att ersätta slitna skelettdelar på
människor med reservdelar av metall? Börjar de inte rosta inne i
kroppen och kan kroppen verkligen tåla metallen?
Det är ett par av de frågor som vi får svaret på när vi tittar lite
närmare på fem olika metaller: järn, koppar, aluminium, guld och titan.
Smält järn styr kompassen
Det är järn som gör att en kompass fungerar. Jorden har nämligen
en kärna av smält järn. Kärnan roterar och skapar ett magnetfält som
påverkar kompassnålen. Det finns mycket av atomslaget järn i jordens
yttre skikt (jordskorpan) också, men då är det i form av järnjoner som
ingår i kemiska föreningar.
Järn är den metall som vi använder allra mest av. I hela världen
framställer vi varje år mer än en halv miljard ton järn, som sedan an­
vänds till allt från teskedar till vindkraftverk.
Koppar i elledningar och mynt
Koppar var en av de första metaller som vi människor använde. Det
beror på att man kan hitta små mängder koppar i metallform i natu­
ren. De flesta andra metaller finns bara i kemiska föreningar.
Ren koppar är rödgul, ganska mjuk och leder elektricitet mycket
bra. Den används ofta i elledningar, men också till hustak och rörled­
ningar.
Ända sedan romartiden har man gjort mynt av koppar. Våra tio­
kronorsmynt består av nästan ren koppar, men även i de gamla ”sil­
verkronorna” är det 75 % koppar. De nya en- och tvåkronorna som
används från 2016 har istället en kärna av stål som är överdragen med
koppar.
Metaller i levande livet
1 2 . m e tal le r
Tiokronorsmyntet består
till 89 % av koppar.
323
12. m e tal le r
Vad ska vi göra med gamla bilar som ingen vill ha längre? Förpackningar av
metall kan lämnas till återvinning därför att förpackningstillverkarna betalar
för det. Borde inte biltillverkarna också betala för att metallen i bilarna ska
återvinnas? Vad tycker du?
Metaller kan återvinnas
Det finns ganska gott om metal�­
ler i jordskorpan. Om allt gick att
utvinna skulle det räcka i tiotusen­
tals år. Men så enkelt är det tyvärr
inte. Den mesta metallen i jord­
skorpan är så svår att komma åt,
eller finns i så låg koncentration,
att den inte är lönsam att utvinna.
Metallerna är alltså ingen
oändlig resurs. Därför måste vi
vara sparsamma och försöka åter­
vinna dem så mycket som möjligt.
Men det finns också andra skäl att
återvinna metaller. Om de inte
återvinns kan de nämligen förstö­
ra vår miljö, oavsett om de slängs
direkt i naturen eller hamnar på en
soptipp. I båda fallen kan regnvat­
ten ta med sig farliga metallfören­
ingar till mark och vattendrag.
Återvinning är dessutom oftast
både billigare och mer energisnålt
än att utvinna ny metall ur malm.
testa dig själv 12.2
Förklara begreppen
• ädel metall • mineral • bergart • malm • anrikning • järnverk • masugn
• råjärn • stål • färskning • slagg • tungmetall
322
1.
Beskriv de sju stegen när vi omvandlar malm till metall och sedan använder metallen. Förklara
varför varje steg behövs.
2.
Vilka atomslag finns i järnmalm?
3.
Ge exempel på hur metallutvinning kan påverka miljön och hur vi kan minska de negativa
effekterna.
4.
Ge två skäl till att vi ska återvinna metaller.
12.3
Metaller i levande livet
Kan det verkligen vara vettigt att ersätta slitna skelettdelar på
människor med reservdelar av metall? Börjar de inte rosta inne i
kroppen och kan kroppen verkligen tåla metallen?
Det är ett par av de frågor som vi får svaret på när vi tittar lite
närmare på fem olika metaller: järn, koppar, aluminium, guld och titan.
Smält järn styr kompassen
Det är järn som gör att en kompass fungerar. Jorden har nämligen
en kärna av smält järn. Kärnan roterar och skapar ett magnetfält som
påverkar kompassnålen. Det finns mycket av atomslaget järn i jordens
yttre skikt (jordskorpan) också, men då är det i form av järnjoner som
ingår i kemiska föreningar.
Järn är den metall som vi använder allra mest av. I hela världen
framställer vi varje år mer än en halv miljard ton järn, som sedan an­
vänds till allt från teskedar till vindkraftverk.
Koppar i elledningar och mynt
Koppar var en av de första metaller som vi människor använde. Det
beror på att man kan hitta små mängder koppar i metallform i natu­
ren. De flesta andra metaller finns bara i kemiska föreningar.
Ren koppar är rödgul, ganska mjuk och leder elektricitet mycket
bra. Den används ofta i elledningar, men också till hustak och rörled­
ningar.
Ända sedan romartiden har man gjort mynt av koppar. Våra tio­
kronorsmynt består av nästan ren koppar, men även i de gamla ”sil­
verkronorna” är det 75 % koppar. De nya en- och tvåkronorna som
används från 2016 har istället en kärna av stål som är överdragen med
koppar.
Metaller i levande livet
1 2 . m e tal le r
Tiokronorsmyntet består
till 89 % av koppar.
323
1 2 . m e tal le r
12. m e tal le r
Aluminium är lätt och smidbar
Aluminium är det atomslag bland metallerna som det finns mest av
i marken. Men det finns bara i form av joner i kemiska föreningar.
Det dröjde ända till slutet av 1800-talet innan forskarna hittade
en bra metod att framställa aluminiummetall. Idag är det en av
våra viktigaste metaller. Vi använder den till matförpackningar,
kastruller, bildelar och flygplan.
Aluminium är en mycket lätt metall, och det är också en­
kelt att gjuta, smida och valsa den till olika föremål. Men ef­
tersom den är ganska mjuk måste man blanda i små mängder
av andra metaller, som gör den hårdare.
Utanpå aluminium finns det alltid ett skikt av aluminium­
oxid. Oxiden bildar en tunn, tät hinna som skyddar metallen så
att den inte rostar.
När man ska färga slingor är det
praktiskt med en tunn, smidig
aluminiumfolie.
Guld var vår första metall
Guld är mycket sällsynt, men det var ändå den första metall som
människor använde. Det beror på att guld är en färdig metall när
man hittar det i naturen, och inte en kemisk förening.
Eftersom guld är så sällsynt blev det mycket värdefullt. Det be­
traktades som den finaste metallen till smycken och prydnader.
Även idag används guld framförallt till smycken. En hel del an­
vänds också inom elektronikindustrin, eftersom guld leder elektrici­
tet bra och inte påverkas av syret i luften.
Guld är en populär
metall i smycken.
Många människor har titan i kroppen
Titan är en metall som både är lätt och mycket stark. Precis som alu­
minium får den ett skyddande oxidskikt, som gör att den inte förstörs.
En annan stor fördel med titan är att kroppen inte uppfattar me­
tallen som främmande och stöter bort den. Därför kan man ersätta
slitna och trasiga delar av skelettet med proteser av titan. Patientens
eget skelett fäster sig runt titandelarna så att de sitter alldeles stadigt.
Sådana titandelar används till exempel i höftleder och knän, eller
för att laga ett brutet ben med en skruv. Man kan också använda titan­
skruvar för att sätta fast tandproteser i käkbenet.
324
Kroppen är full av metalljoner
Om man inte har fått någon konstgjord del inopererad, har man
ingen metall alls i kroppen. Däremot finns det gott om olika sorters
metalljoner, som är viktiga för att kroppen ska fungera.
Allra mest finns det av kalciumjoner – ungefär 1 kg. Största delen
finns i skelettet, i form av saltet kalciumfosfat som gör skelettet hårt.
Men det finns också små mängder kalciumjoner på andra håll i krop­
pen. De fungerar som ett viktigt signalämne inne i cellerna, som till
exempel får musklerna att dra sig samman när du ska röra dig.
Kaliumjoner och natriumjoner gör att vätskan inne i cellerna och
mellan cellerna är lagom salt. Inne i cellerna är det kaliumjoner och
mellan cellerna är det natriumjoner. Den skillnaden är viktig för att
våra nerver ska kunna överföra signaler.
Järnjoner är ett annat exempel. De ingår bland annat i det röda
blodproteinet hemoglobin, som transporterar syrgas till alla krop­
pens celler.
Ingen kan ana att den joggande tjejen
har en protes av titan i sin höftled. Det
är den översta delen av lårbenet som är
utbytt, och det har gett henne mycket
bättre livskvalitet. Tidigare hade hon ont
och svårt att gå.
testa dig själv 12.3
Förklara begreppen
• järn • koppar • aluminium • guld • titan
1.
Varför var koppar och guld de första metallerna som människor använde?
2.
Varför rostar inte aluminium?
3.
Berätta lite om metalljonerna i kroppen.
4.
Vilken av metallerna i avsnittet tycker du är viktigast? Motivera.
325
1 2 . m e tal le r
12. m e tal le r
Aluminium är lätt och smidbar
Aluminium är det atomslag bland metallerna som det finns mest av
i marken. Men det finns bara i form av joner i kemiska föreningar.
Det dröjde ända till slutet av 1800-talet innan forskarna hittade
en bra metod att framställa aluminiummetall. Idag är det en av
våra viktigaste metaller. Vi använder den till matförpackningar,
kastruller, bildelar och flygplan.
Aluminium är en mycket lätt metall, och det är också en­
kelt att gjuta, smida och valsa den till olika föremål. Men ef­
tersom den är ganska mjuk måste man blanda i små mängder
av andra metaller, som gör den hårdare.
Utanpå aluminium finns det alltid ett skikt av aluminium­
oxid. Oxiden bildar en tunn, tät hinna som skyddar metallen så
att den inte rostar.
När man ska färga slingor är det
praktiskt med en tunn, smidig
aluminiumfolie.
Guld var vår första metall
Guld är mycket sällsynt, men det var ändå den första metall som
människor använde. Det beror på att guld är en färdig metall när
man hittar det i naturen, och inte en kemisk förening.
Eftersom guld är så sällsynt blev det mycket värdefullt. Det be­
traktades som den finaste metallen till smycken och prydnader.
Även idag används guld framförallt till smycken. En hel del an­
vänds också inom elektronikindustrin, eftersom guld leder elektrici­
tet bra och inte påverkas av syret i luften.
Guld är en populär
metall i smycken.
Många människor har titan i kroppen
Titan är en metall som både är lätt och mycket stark. Precis som alu­
minium får den ett skyddande oxidskikt, som gör att den inte förstörs.
En annan stor fördel med titan är att kroppen inte uppfattar me­
tallen som främmande och stöter bort den. Därför kan man ersätta
slitna och trasiga delar av skelettet med proteser av titan. Patientens
eget skelett fäster sig runt titandelarna så att de sitter alldeles stadigt.
Sådana titandelar används till exempel i höftleder och knän, eller
för att laga ett brutet ben med en skruv. Man kan också använda titan­
skruvar för att sätta fast tandproteser i käkbenet.
324
Kroppen är full av metalljoner
Om man inte har fått någon konstgjord del inopererad, har man
ingen metall alls i kroppen. Däremot finns det gott om olika sorters
metalljoner, som är viktiga för att kroppen ska fungera.
Allra mest finns det av kalciumjoner – ungefär 1 kg. Största delen
finns i skelettet, i form av saltet kalciumfosfat som gör skelettet hårt.
Men det finns också små mängder kalciumjoner på andra håll i krop­
pen. De fungerar som ett viktigt signalämne inne i cellerna, som till
exempel får musklerna att dra sig samman när du ska röra dig.
Kaliumjoner och natriumjoner gör att vätskan inne i cellerna och
mellan cellerna är lagom salt. Inne i cellerna är det kaliumjoner och
mellan cellerna är det natriumjoner. Den skillnaden är viktig för att
våra nerver ska kunna överföra signaler.
Järnjoner är ett annat exempel. De ingår bland annat i det röda
blodproteinet hemoglobin, som transporterar syrgas till alla krop­
pens celler.
Ingen kan ana att den joggande tjejen
har en protes av titan i sin höftled. Det
är den översta delen av lårbenet som är
utbytt, och det har gett henne mycket
bättre livskvalitet. Tidigare hade hon ont
och svårt att gå.
testa dig själv 12.3
Förklara begreppen
• järn • koppar • aluminium • guld • titan
1.
Varför var koppar och guld de första metallerna som människor använde?
2.
Varför rostar inte aluminium?
3.
Berätta lite om metalljonerna i kroppen.
4.
Vilken av metallerna i avsnittet tycker du är viktigast? Motivera.
325
geringar – metaller i blandning
1 2 . m e tal le r
326
12. m e tal le r
12.4
egeringar
L
– metaller i blandning
En helt ren metall är ofta ganska mjuk och tål syre och vatten dåligt.
Rena metaller är faktiskt inte så väldigt användbara som material.
Men vi kan förbättra egenskaperna genom att blanda olika metaller
med varandra eller med en icke-metall.
Brons – världens äldsta legering
Brons var den allra första legering som vi människor lärde oss att fram­
ställa. Det är en blandning av ungefär 10 % tenn och 90 % koppar.
Innan människorna hade uppfunnit brons använde de ren koppar,
men brons har många fördelar. Den är hårdare och smälter lättare än
ren koppar. Smält brons är lättflytande och rinner därför ut jämnt i
en gjutform.
Brons används fortfarande inom många områden, framför allt i
blixtlås och i olika maskindelar. Konstnärer gjuter också ofta statyer
av brons.
Blandade metaller får nya egenskaper
Om vi blandar flera metaller med varandra, eller en metall med små
mängder av en icke-metall, får vi en legering.
På det sättet kan vi förbättra egenskaperna hos metallerna.
Legeringen kanske blir hårdare än de rena metallerna. Den kan också
vara lättare att bearbeta eller tåla syre och vatten bättre än ren metall.
Nästan all metall som vi använder är legeringar. Många av dem
har fått egna namn.
När man gör medaljer trycker man en
stämpel mot den släta metallen, men
vanlig brons är för hård för att det
ska fungera. Därför är bronsmedaljer
gjorda av myntbrons. Det är en
mjukare legering, med lägre andel
tenn.
Bleckblåsinstrument som
trumpeter och tromboner
tillverkas oftast av mässing.
Saxofonen är egentligen ett
träblåsinstrument men är
också till största delen gjord
av mässing.
Mässing kallades bondens guld
På 1800-talet var föremål av mässing mycket populära. De räknades
som riktiga statusprylar och mässingen kallades för ”bondens guld”.
Mässing är en legering av koppar och zink. Idag används mässing
bland annat till patronhylsor, skruvar och musikinstrument.
327
geringar – metaller i blandning
1 2 . m e tal le r
326
12. m e tal le r
12.4
egeringar
L
– metaller i blandning
En helt ren metall är ofta ganska mjuk och tål syre och vatten dåligt.
Rena metaller är faktiskt inte så väldigt användbara som material.
Men vi kan förbättra egenskaperna genom att blanda olika metaller
med varandra eller med en icke-metall.
Brons – världens äldsta legering
Brons var den allra första legering som vi människor lärde oss att fram­
ställa. Det är en blandning av ungefär 10 % tenn och 90 % koppar.
Innan människorna hade uppfunnit brons använde de ren koppar,
men brons har många fördelar. Den är hårdare och smälter lättare än
ren koppar. Smält brons är lättflytande och rinner därför ut jämnt i
en gjutform.
Brons används fortfarande inom många områden, framför allt i
blixtlås och i olika maskindelar. Konstnärer gjuter också ofta statyer
av brons.
Blandade metaller får nya egenskaper
Om vi blandar flera metaller med varandra, eller en metall med små
mängder av en icke-metall, får vi en legering.
På det sättet kan vi förbättra egenskaperna hos metallerna.
Legeringen kanske blir hårdare än de rena metallerna. Den kan också
vara lättare att bearbeta eller tåla syre och vatten bättre än ren metall.
Nästan all metall som vi använder är legeringar. Många av dem
har fått egna namn.
När man gör medaljer trycker man en
stämpel mot den släta metallen, men
vanlig brons är för hård för att det
ska fungera. Därför är bronsmedaljer
gjorda av myntbrons. Det är en
mjukare legering, med lägre andel
tenn.
Bleckblåsinstrument som
trumpeter och tromboner
tillverkas oftast av mässing.
Saxofonen är egentligen ett
träblåsinstrument men är
också till största delen gjord
av mässing.
Mässing kallades bondens guld
På 1800-talet var föremål av mässing mycket populära. De räknades
som riktiga statusprylar och mässingen kallades för ”bondens guld”.
Mässing är en legering av koppar och zink. Idag används mässing
bland annat till patronhylsor, skruvar och musikinstrument.
327
12. m e tal le r
Rostfritt stål har en skyddande hinna
Du vet redan att stål är en blandning av järn och kol – det är alltså
en legering. Trots det kallas stål som bara innehåller järn och kol
för olegerat stål. Med legerat stål menas istället stål som har
blandats med andra metaller, som krom och nickel.
Rostfritt stål är ett exempel på legerat stål. Det innehål­
ler minst 12 % krom. Tack vare kromen får stålet en tunn
skyddande hinna av kromoxid. Den hindrar stålet från att
rosta. Nicklet gör att stålet går lätt att forma.
Kan du se spegelbilden i
den blanka kastrullen?
Metallglaser – framtidens legeringar
Tekniker och forskare utvecklar hela tiden nya lege­
ringar, som passar bättre för nya användningsområ­
den. En sådan typ av nya legeringar är metallglaser. Att
ordet slutar på ”glas” betyder inte att legeringarna är
genomskinliga. Istället talar det om att atomerna lig­
ger i oordning. I andra metaller och legeringar ligger
metallatomerna i ett regelbundet mönster.
Men i metallglaserna har man blandat metallatomer som är väl­
digt olika stora. Därför kan atomerna inte lägga sig i ett stelt mönster,
och det gör att metallglaserna får nya egenskaper. De är mycket mer
formbara än andra legeringar. Det går till exempel att gjuta väldigt
komplicerade former på samma sätt som med plast. Dessutom är de
lättare att smida och valsa än andra legeringar. Samtidigt är metall­
glaserna starkare än till exempel rostfritt stål. De får inga repor och
de kan inte rosta.
Det mest kända metallglaset kallas Liquidmetal och innehåller
titan, zirkonium, nickel, koppar och beryllium. Det används bland
annat i armbandsur, mobiltelefoner och bärbara datorer.
12.5
orrosion – metaller
K
som gnags sönder
I december 1967 störtade Silver Bridge-bron över Ohiofloden i USA
samman. Många bilar föll ned i floden och 46 människor dödades.
Anledningen till att bron rasade var att en liten del i en hängkabel
hade rostat sönder. Varför rostar järn och andra metaller och hur kan
man förhindra det?
Metaller som korroderar
blir föreningar igen
När vi tar upp malm ur gruvorna innehål­
ler den metalljoner, som är bundna i kemiska
föreningar. För att förvandla malmen till ren
metall går det åt mycket energi. Anledningen
är att de flesta metaller hellre ingår i kemiska
föreningar än är ren metall i grundämnesform.
Därför är det inte så konstigt att metallerna
lätt förvandlas till kemiska föreningar igen.
Det är till exempel det som händer när järn
rostar. Järnmetallen reagerar med syre och blir
järnoxid, som är en kemisk förening.
När metaller blir kemiska föreningar igen
säger vi att de korroderar. Det kommer från
ett latinskt ord som betyder ”gnagas sönder”.
Reaktionen kallas för korrosion.
testa dig själv 12.4
Förklara begreppen
• legering • brons • mässing • olegerat stål • legerat stål • rostfritt stål
• metallglas
1.
328
Varför använder vi legeringar istället för rena metaller?
Den 15 december 1967 rasade Silver
Bridge-bron över Ohiofloden samman,
mitt i eftermiddagsrusningen. Tiotals bilar
försvann i djupet och 46 personer omkom.
Orsaken till olyckan var att en enda av
flera hundra stållänkar som höll upp bron
hade rostat. Så korrosion kan bokstavligen
vara en fråga om liv och död.
orrosion – metaller som gnags
1 2 . m e tal le r
329
12. m e tal le r
Rostfritt stål har en skyddande hinna
Du vet redan att stål är en blandning av järn och kol – det är alltså
en legering. Trots det kallas stål som bara innehåller järn och kol
för olegerat stål. Med legerat stål menas istället stål som har
blandats med andra metaller, som krom och nickel.
Rostfritt stål är ett exempel på legerat stål. Det innehål­
ler minst 12 % krom. Tack vare kromen får stålet en tunn
skyddande hinna av kromoxid. Den hindrar stålet från att
rosta. Nicklet gör att stålet går lätt att forma.
Kan du se spegelbilden i
den blanka kastrullen?
Metallglaser – framtidens legeringar
Tekniker och forskare utvecklar hela tiden nya lege­
ringar, som passar bättre för nya användningsområ­
den. En sådan typ av nya legeringar är metallglaser. Att
ordet slutar på ”glas” betyder inte att legeringarna är
genomskinliga. Istället talar det om att atomerna lig­
ger i oordning. I andra metaller och legeringar ligger
metallatomerna i ett regelbundet mönster.
Men i metallglaserna har man blandat metallatomer som är väl­
digt olika stora. Därför kan atomerna inte lägga sig i ett stelt mönster,
och det gör att metallglaserna får nya egenskaper. De är mycket mer
formbara än andra legeringar. Det går till exempel att gjuta väldigt
komplicerade former på samma sätt som med plast. Dessutom är de
lättare att smida och valsa än andra legeringar. Samtidigt är metall­
glaserna starkare än till exempel rostfritt stål. De får inga repor och
de kan inte rosta.
Det mest kända metallglaset kallas Liquidmetal och innehåller
titan, zirkonium, nickel, koppar och beryllium. Det används bland
annat i armbandsur, mobiltelefoner och bärbara datorer.
12.5
orrosion – metaller
K
som gnags sönder
I december 1967 störtade Silver Bridge-bron över Ohiofloden i USA
samman. Många bilar föll ned i floden och 46 människor dödades.
Anledningen till att bron rasade var att en liten del i en hängkabel
hade rostat sönder. Varför rostar järn och andra metaller och hur kan
man förhindra det?
Metaller som korroderar
blir föreningar igen
När vi tar upp malm ur gruvorna innehål­
ler den metalljoner, som är bundna i kemiska
föreningar. För att förvandla malmen till ren
metall går det åt mycket energi. Anledningen
är att de flesta metaller hellre ingår i kemiska
föreningar än är ren metall i grundämnesform.
Därför är det inte så konstigt att metallerna
lätt förvandlas till kemiska föreningar igen.
Det är till exempel det som händer när järn
rostar. Järnmetallen reagerar med syre och blir
järnoxid, som är en kemisk förening.
När metaller blir kemiska föreningar igen
säger vi att de korroderar. Det kommer från
ett latinskt ord som betyder ”gnagas sönder”.
Reaktionen kallas för korrosion.
testa dig själv 12.4
Förklara begreppen
• legering • brons • mässing • olegerat stål • legerat stål • rostfritt stål
• metallglas
1.
328
Varför använder vi legeringar istället för rena metaller?
Den 15 december 1967 rasade Silver
Bridge-bron över Ohiofloden samman,
mitt i eftermiddagsrusningen. Tiotals bilar
försvann i djupet och 46 personer omkom.
Orsaken till olyckan var att en enda av
flera hundra stållänkar som höll upp bron
hade rostat. Så korrosion kan bokstavligen
vara en fråga om liv och död.
orrosion – metaller som gnags
1 2 . m e tal le r
329
1 2 . m e tal le r
12. m e tal le r
perspektiv
Kemin stoppar
tjuvarna
Ny sorts kabel lurar tjuvarna
Ett sätt att stoppa stölderna är att byta ut kopparn i ledningarna mot billigare metaller. Problemet är bara att de inte fungerar lika bra som koppar.
Men svenska forskare hittade en lösning. De uppfann ett
nytt material, med trådar av stål som är inbakade i kopparmetall. Kablarna lanserades 2011–2012. De har nästan lika
hög ledningsförmåga som rena kopparkablar. Men de lurar
tjuvarna. Tjuvarna använder ofta magneter för att ta reda på
om en elledning innehåller koppar. Ren koppar är inte magnetisk. Men fastän det finns koppar i det nya materialet så är det
ändå magnetiskt, tack vare stålet i blandningen. Och tjuvarna
blir grundlurade!
Men det kanske bästa av allt är att uppfinnarna gjorde ett
material som saknar skrotvärde. Det är för svårt att separera
fram kopparn ur blandningen för att det ska löna sig.
Kopparstölder blev ett samhällsproblem
I slutet av 2008 började priset på metallen koppar att stiga
kraftigt. Under 2012 var priset på ny, ren koppar mellan 50
och 60 kr/kg. Skrothandlarna köpte begagnad koppar för 40
till 45 kr/kg.
Det gjorde att ligor av koppartjuvar såg sin chans till
snabba pengar. Koppar leder elektrisk ström mycket bra och
används bland annat i elstationer och järnvägar. Tjuvarna
klippte bort kopparkablar som jordar elledningarna vid järnvägarna och elstationerna och gör dem elsäkra. Följden blev
strömavbrott och stora tågförseningar. Kopparstölder blev
ett samhällsproblem – både i Sverige och övriga Europa.
Vilka kunskaper i kemi använde forskarna
som uppfann kabeln utan skrotvärde? Hur
tror du att de resonerade när de tänkte ut
vilka egenskaper det nya materialet måste
ha? Kan du komma på några nackdelar med
det nya kabelmaterialet?
Finns det andra sätt att utnyttja kemi för att
stoppa brottslingar eller ta fast dem?
334
335
1 2 . m e tal le r
12. m e tal le r
perspektiv
Kemin stoppar
tjuvarna
Ny sorts kabel lurar tjuvarna
Ett sätt att stoppa stölderna är att byta ut kopparn i ledningarna mot billigare metaller. Problemet är bara att de inte fungerar lika bra som koppar.
Men svenska forskare hittade en lösning. De uppfann ett
nytt material, med trådar av stål som är inbakade i kopparmetall. Kablarna lanserades 2011–2012. De har nästan lika
hög ledningsförmåga som rena kopparkablar. Men de lurar
tjuvarna. Tjuvarna använder ofta magneter för att ta reda på
om en elledning innehåller koppar. Ren koppar är inte magnetisk. Men fastän det finns koppar i det nya materialet så är det
ändå magnetiskt, tack vare stålet i blandningen. Och tjuvarna
blir grundlurade!
Men det kanske bästa av allt är att uppfinnarna gjorde ett
material som saknar skrotvärde. Det är för svårt att separera
fram kopparn ur blandningen för att det ska löna sig.
Kopparstölder blev ett samhällsproblem
I slutet av 2008 började priset på metallen koppar att stiga
kraftigt. Under 2012 var priset på ny, ren koppar mellan 50
och 60 kr/kg. Skrothandlarna köpte begagnad koppar för 40
till 45 kr/kg.
Det gjorde att ligor av koppartjuvar såg sin chans till
snabba pengar. Koppar leder elektrisk ström mycket bra och
används bland annat i elstationer och järnvägar. Tjuvarna
klippte bort kopparkablar som jordar elledningarna vid järnvägarna och elstationerna och gör dem elsäkra. Följden blev
strömavbrott och stora tågförseningar. Kopparstölder blev
ett samhällsproblem – både i Sverige och övriga Europa.
Vilka kunskaper i kemi använde forskarna
som uppfann kabeln utan skrotvärde? Hur
tror du att de resonerade när de tänkte ut
vilka egenskaper det nya materialet måste
ha? Kan du komma på några nackdelar med
det nya kabelmaterialet?
Finns det andra sätt att utnyttja kemi för att
stoppa brottslingar eller ta fast dem?
334
335
1 2 . m e tal le r
12. m e tal le r
sammanfattning
12.1
Metaller har speciella egenskaper
12.5
Korrosion – metaller som gnags sönder
• Typiska metallegenskaper är metallglans, bra ledningsförmåga för ström och värme
samt smidbarhet.
• De flesta metaller vill helst vara kemiska föreningar. Därför reagerar de lätt med syre i
luften och blir oxider. Vi säger att de korroderar.
• Metallegenskaperna beror till stor del på metallbindningen som håller ihop alla
atomer i en metallbit i en enda jättestor bindning.
• För att järn ska rosta behövs både syre och vatten. Salt gör att det går fortare.
12.2
Från malm till metall
• Aluminium, krom och zink får en skyddande oxidhinna som hindrar korrosion.
• I naturen finns metallerna oftast som joner i kemiska föreningar – mineraler. En malm
är ett mineral som det lönar sig att omvandla till metall.
12.6
• Utvinning och användning av metall kan delas in i sju steg: malmbrytning,
krossning, anrikning, kemisk omvandling till metall, rening, användning i produkter,
sophantering/återvinning.
Metaller som reagerar ger oss ström
• Om två olika metaller är i kontakt med varandra och det finns vatten mellan dem, kan
den mest oädla metallen förvandlas till joner.
• Rent järn är mjukt. Stål är järn med cirka 2 % kol. Kolet gör stålet hårt.
Metaller i levande livet
Cykelställ utan rostskydd.
• Vi kan bygga ett batteri genom att stoppa in ett koppargem och en järnspik i en citron.
När vi använder batteriet förvandlas järnspiken till järnjoner. Batterier som vi köper i
affären fungerar på liknande sätt.
• När man gör järn hettar man upp malm med kol i en masugn. Kolet reagerar med
syrejonerna i järnmalmen och bildar koloxider. Järnjonerna blir järnmetall (järnatomer).
12.3
• För att skydda metaller mot korrosion måste vi hindra luft, vatten och salt från att
komma åt metallen. Det kan vi göra genom målning, legering eller med en skyddande
hinna av en annan metall.
Många metaller är
spegelblanka.
I masugnen blir malm
till järn.
• En offeranod är en bit av en oädel metall som man använder för att hindra en lite mer
ädel metall från att korrodera. Offeranoder används till exempel på bensinmackar och
fartygsskrov.
Ett citronbatteri.
• Järn är den metall vi använder mest. Koppar används i mynt och elledningar.
Aluminium är en lätt metall som är enkel att forma.
• Zink används för att skydda annan metall genom förzinkning. Den används också i
batterier och rörledningar.
• Guld var den första metall som människor använde. Det beror på att man kan hitta
det i metallform i naturen.
12.4
Legeringar — metaller i blandning
Myntet består till 89 %
av koppar.
• Legeringar är blandningar av metaller, eller av en metall och en ickemetall.
Legeringar får andra egenskaper än rena metaller. De är ofta hårdare.
• Brons är en legering av koppar och tenn. Mässing består av koppar och zink.
• Rostfritt stål innehåller oftast järn, kol, krom och nickel. Det bildas en tunn hinna av
kromoxid som gör att stålet inte rostar.
• Metallglaser är en ny typ av legeringar, där metallatomerna ligger i oordning.
Det gör att legeringarna både är starka och lätta att forma.
336
Mässing är en legering.
337
1 2 . m e tal le r
12. m e tal le r
sammanfattning
12.1
Metaller har speciella egenskaper
12.5
Korrosion – metaller som gnags sönder
• Typiska metallegenskaper är metallglans, bra ledningsförmåga för ström och värme
samt smidbarhet.
• De flesta metaller vill helst vara kemiska föreningar. Därför reagerar de lätt med syre i
luften och blir oxider. Vi säger att de korroderar.
• Metallegenskaperna beror till stor del på metallbindningen som håller ihop alla
atomer i en metallbit i en enda jättestor bindning.
• För att järn ska rosta behövs både syre och vatten. Salt gör att det går fortare.
12.2
Från malm till metall
• Aluminium, krom och zink får en skyddande oxidhinna som hindrar korrosion.
• I naturen finns metallerna oftast som joner i kemiska föreningar – mineraler. En malm
är ett mineral som det lönar sig att omvandla till metall.
12.6
• Utvinning och användning av metall kan delas in i sju steg: malmbrytning,
krossning, anrikning, kemisk omvandling till metall, rening, användning i produkter,
sophantering/återvinning.
Metaller som reagerar ger oss ström
• Om två olika metaller är i kontakt med varandra och det finns vatten mellan dem, kan
den mest oädla metallen förvandlas till joner.
• Rent järn är mjukt. Stål är järn med cirka 2 % kol. Kolet gör stålet hårt.
Metaller i levande livet
Cykelställ utan rostskydd.
• Vi kan bygga ett batteri genom att stoppa in ett koppargem och en järnspik i en citron.
När vi använder batteriet förvandlas järnspiken till järnjoner. Batterier som vi köper i
affären fungerar på liknande sätt.
• När man gör järn hettar man upp malm med kol i en masugn. Kolet reagerar med
syrejonerna i järnmalmen och bildar koloxider. Järnjonerna blir järnmetall (järnatomer).
12.3
• För att skydda metaller mot korrosion måste vi hindra luft, vatten och salt från att
komma åt metallen. Det kan vi göra genom målning, legering eller med en skyddande
hinna av en annan metall.
Många metaller är
spegelblanka.
I masugnen blir malm
till järn.
• En offeranod är en bit av en oädel metall som man använder för att hindra en lite mer
ädel metall från att korrodera. Offeranoder används till exempel på bensinmackar och
fartygsskrov.
Ett citronbatteri.
• Järn är den metall vi använder mest. Koppar används i mynt och elledningar.
Aluminium är en lätt metall som är enkel att forma.
• Zink används för att skydda annan metall genom förzinkning. Den används också i
batterier och rörledningar.
• Guld var den första metall som människor använde. Det beror på att man kan hitta
det i metallform i naturen.
12.4
Legeringar — metaller i blandning
Myntet består till 89 %
av koppar.
• Legeringar är blandningar av metaller, eller av en metall och en ickemetall.
Legeringar får andra egenskaper än rena metaller. De är ofta hårdare.
• Brons är en legering av koppar och tenn. Mässing består av koppar och zink.
• Rostfritt stål innehåller oftast järn, kol, krom och nickel. Det bildas en tunn hinna av
kromoxid som gör att stålet inte rostar.
• Metallglaser är en ny typ av legeringar, där metallatomerna ligger i oordning.
Det gör att legeringarna både är starka och lätta att forma.
336
Mässing är en legering.
337
1 2 . m e tal le r
finalen
1
Vilka av följande material är rena metaller?
AJärn
BKoppar
2
CGlaskeram
DBrons
EGuld
FStål
Hur går det till när vi får fram huvuddelen
av våra metaller? Vem har rätt?
Man krossar malmen
och samlar ihop metall­
klumparna som finns
inuti.
Man bara smälter malmen. Då
sjunker stenen till botten och
den smälta metallen hamnar
ovanpå, så att man kan ta vara
på den.
A
Malmen är en blandning
av sten och metall­
atomer, så man måste
mala sönder malmen
och sedan separera
fram metall­atomerna.
B
C
3
GRost
HTitan
I malmen finns det kemiska
föreningar som innehåller metall­
joner. För att få riktig metall måste
man använda kemiska reaktioner
där metalljonerna förvandlas till
metallatomer.
D
Para ihop alternativ A–E med rätt siffra.
1LegeringA Förvandlar järnjoner till råjärn.
2Masugn
B När metaller förvandlas till joner och förstörs.
3 Korrosion
CEn mycket oädel metall som skyddar en som är lite ädlare.
4 Offeranod
DEn metallblandning.
4
Vilken ska bort? Förklara varför.
a) A anrikning
Bkorrosion
Cmetalloxid
Drost
5
b)A aluminium
Bmässing
C olegerat stål
Dbrons
Vilka påståenden är sanna och vilka är falska? Motivera.
AEn malm är en bergart som har metallklumpar i sig.
BEn människa har mer än 1 kg metalljoner i kroppen.
C Om man blandar flera olika metaller får man en ädelmetall.
D Olegerat stål är en legering av järn och kol.
E I batterier lämnar metaller ifrån sig elektroner och blir joner.
FRostfritt stål är målat med en tunn lack som gör att det inte rostar.
338
12. metaller
6
Viktor bor vid kusten och Hugo bor i inlandet. Hugo och Viktor fick nya,
likadana cyklar ungefär samtidigt, men Viktors cykel är mycket rostigare. Här
är några förklaringar till varför Viktors cykel har rostat snabbare.
A Viktor är inte lika noga med att ställa in cykeln i garaget när han inte
använder den.
B Hugo cyklar aldrig på vintern, men Viktor cyklar hela året. På vintern tar
kommunen bort halka på gatorna och cykelbanorna med salt. Och salt gör
att stål rostar lättare.
C För att stål ska rosta behövs det vatten och syrgas. Luften är fuktigare vid
kusten än i inlandet, och det är därför Viktors cykel rostar fortare.
D Fastän båda cyklarna kommer från samma fabrik är stålet lite sämre i
Viktors cykel.
Vilken eller vilka förklaringar till varför cyklarna inte rostar lika fort bygger på
naturvetenskap? Förklara varför. Vilken eller vilka förklaringar tror du mest på?
7
I en skidort i Lappland har det blivit hetsig debatt. Orsaken är att ett gruv­
öretag har upptäckt att det finns mycket platina i berget där skidbacken ligger.
Så här säger Petter Fjällberg, som är VD för skidanläggningen:
”Om de börjar bryta platina här förstör de berget för alltid. Är det värt att
förstöra våra fina backar för jobb som inte finns kvar om tio år? Så rösta
nej i kommunfullmäktige på onsdag”
Så här säger Annika Bolander, som är informationsansvarig vid gruvföretaget:
”Vi garanterar 100 personer heltidsanställning under de närmaste tio
åren. Platina är dessutom en både värdefull och sällsynt metall, och
vi måste utnyttja jordens resurser. Vi hoppas på ett positivt beslut på
­onsdag.”
a) Har de här påståendena naturvetenskaplig grund? Förklara varför.
b) Tänk dig att du är kommunpolitiker och ska rösta på mötet. Röstar du ja
eller nej? Vilka argument är mest avgörande för dig?
8
I nya bilar använder man mer och mer plast och aluminium istället för stål i
delar av karossen. Vilka fördelar och vilka nackdelar har det?
9Tänk dig att alla metaller plötsligt skulle ta slut.
a) Inom vilka användningsområden skulle det vara svårast att hitta material
att ersätta dem med?
b) Det skulle bli absolut nödvändigt att återvinna all metall som redan finns.
Ge förslag på korta reklamtexter som påminner folk om att de måste
lämna allt metallavfall till återvinning.
339
SPEKTRUM KEMI ingår i en serie naturvetenskapliga böcker för
grundskolans årskurs 7-9. I serien finns även Spektrum Fysik och
Spektrum Biologi. I den här fjärde upplagan hittar du:
SPEKTRUM
• Centralt innehåll i linje med Lgr 11
• Kapitelingresser som lyfter fram kursplanens förmågor
•
•
•
•
•
•
Målbeskrivningar
Perspektiv som uppmuntrar till värdering och ställningstagande
Testa dig själv-frågor med begreppsträning
Faktarutor med olika teman
Sammanfattningar till varje kapitel
Finaler ger träning inför ämnesproven
KEMI
KEMI
I varje ämne finns en Grundbok, en Lightbok och en lärarhandledning.
Ligthboken är parallell med grundboken och kan användas av elever som vill ha
en lättare kurs med mindre textmängd. Böckerna finns även som Onlineböcker.
Best.nr 47-10670-7
Tryck.nr 47-10670-7
Folke Nettelblad
Karin Nettelblad