5.1 Olika former av kol åk 8
1. Hur är en diamant uppbyggd?
I en diamant sitter alla kolatomerna ihop hårt i ett tredimensionellt nätverk. De bildar en enda jättemolekyl, en kristall.
Att atomerna sitter ihop på det här sättet gör diamant till ett av världens hårdaste ämne. Därför används diamant i borrar och när man skär glas.
2. Hur är ämnet grafit uppbyggt?
I grafit sitter atomerna ihop i platta skikt. Varje sådant skikt är en egen molekyl. De olika skikten hålls bara
ihop av svaga krafter och kan lätt glida längs varandra.
Därför är grafit ett mjukt ämne som lätt smetar av sig,
och används bl a som stift i blyertspennor.
3. Vad är amorft kol för något?
Amorft kol är kol där atomerna ligger huller om buller utan någon struktur, t.ex. träkol.
4. Vad menas med aktivt kol?
Aktivt kol är korn av amorft kol. I kornen finns det små hål som gör att kolet får en väldigt stor yta där andra ämnen kan absorberas (sugas fast).
Därför används det för att ta bort föroreningar av olika slag, t.ex. i gasmasker.
Blir man förgiftad av giftig svamp kan en läkare låta personen svälja aktivt kol, som suger åt sig svampgiftet i magen.
5. Vad menas med fotbollsmolekyler?
Molekyler där fem- och sexhörningar av kolatomer sitter ihop och som ser ut som en fotboll, en s.k. fulleren.
6. Vad är nanorör?
Nanorören är uppbyggd av sexhörningar av molekyler av kolatomer som bildar ett rör i en nanometers storlek i diameter. Nanorör är en s.k. fulleren.
Rören är väldigt starka och hårdare än diamant och kan leda elektricitet mycket bra.
7. Nämn två fullerener?
Fotbollsmolekyler och nanorör.
8. Vad är en grafen? Vad har det för egenskaper?
En molekyl av grafen består av ett enda skikt av kolatomer som sitter ihop i hexagoner.
Molekylen ser ut som ett ensamt skikt av grafit, är genomskinligt och är 200 gånger starkare än stål.
Dessutom är det formbart och kan leda elektricitet mycket bra. Det är också ogenomträngligt för gaser och vätskor.
9. Vad används grafen till?
Den används för att förstärka plast i olika sportredskap, kylmaterial i mobiltelefoner.
Förmodligen kommer det att ge oss snabbare och mindre datorer, bildskärmar som är tunna och böjliga som papper, och nya läkemedel.
10. Nämn tre former av grundämnet kol som är byggda av 6-hörningar av kolatomer.
Fotbollsmolekyler, nanorör och grafen.
11. Varför kan man inte säga för diamant hur många atomer det finns i en diamantmolekyl?
Alla kolatomer sitter ihop hårt i ett tredimensionellt nätverk som bildar en enda jättemolekyl.
12. Tror du att aktivt kol kan användas för att rena vatten?
Aktivt kol används faktiskt ofta för att rena vatten. Det funkar som en "super-svamp" som absorberar oönskade kemikalier, lukt och föroreningar från vatten.
Aktivt kol har en stor yta med små porer där föroreningarna fastnar.
Men! Det tar inte bort allt. Till exempel kan vissa tungmetaller eller bakterier behöva andra filter eller behandlingar för att tas bort.
13. Hur gjorde forskarna när de för första gången framställde grafen år 2004?
De tog en bit grafit (som finns i blyertspennor).
Sedan använde de tejp för att "dra loss" riktigt tunna lager av grafit. Genom att upprepa detta många gånger lyckades de skapa ett enkel lager av kolatomer, vilket är grafen.
Grafen är unikt eftersom det bara är ett enda atomlager tjockt, vilket gör det till ett av de tunnaste, starkaste och mest ledande materialen vi känner till.
För denna upptäckt vann de Nobelpriset i fysik 2010.
14. Kan kolatomer i amorft kol ligga helt ensamma, utan att binda till några andra atomer?
Nej, det händer inte! Kolatomer vill alltid binda till andra atomer på grund av att deras yttersta elektronskal inte är komplett (de har fyra valenselektroner och vill ha åtta för att "bli nöjda"). 💥
Kol är alltså väldigt "socialt" och gillar att skapa bindningar — antingen med andra kolatomer eller andra grundämnen som väte, syre, kväve, etc.
Även i amorft kol, som inte har en ordnad struktur som grafit eller diamant, är kolatomerna ändå bundna till andra atomer. I amorft kol kan bindningarna vara lite huller om buller, men de finns alltid där.
Om en kolatom skulle ligga helt ensam utan några bindningar skulle den vara extremt instabil och direkt försöka binda till något annat.