Instuderingsuppgifter och lab om koldioxid och karbonater

Instuderingsuppgifter och lab om koldioxid och karbonater
Gasen koldioxid bildas när man eldar olja, bensin, ved, alkohol, grillkol och liknande, alltså
bränslen där kolatomer ingår. Gasen bildas också när organiskt avfall ligger i kontakt med
luft, t ex när löv multnar eller i en kompost som är luftad. Det är en del av kolets kretslopp.
Koldioxid kan finnas ”bunden” i olika karbonater.
1. Skriv en balanserad kemisk reaktionsformel på hur koldioxid bildas när kol förbränns
fullständigt i syrgas:
Många gånger råder det till exempel brist på syrgas, vilket leder till att några av kolatomerna
får nöja sig med att förena sig med en syreatom vardera, s.k. ofullständig förbränning. Vid
ofullständig förbränning av kol så bildas istället den dödligt giftiga gasen koloxid. Koloxid
kallas ofta för kolmonoxid(Grekiska ”mono = en”, ”di = två”). Orsaken till varför den är
giftig är för att våra röda blodkroppar mycket lättare(ca 200 ggr så lätt) binder till sig
kolmonoxid istället för syrgas. Våra celler får då inget syre och ingen cellandning kan ske och
vi råkar ut för inre kvävning(i själva cellandningen). Av denna anledning ska man aldrig ha en
bilmotor igång inne i ett oventilerat garage, då förbränningen av bensinen sker i så hög
temperatur och så snabbt att den inte blir fullständig. Exempel på vardagsnära gaser som
innehåller kolmonoxid är tobaksrök och bilavgaser. kolmonoxid-halten i bilavgaser är dock
idag kraftigt begränsad p.g.a. av införandet av katalytisk avgasrening. Kolmonoxid, i form av
avgaser från motorer, användes ibland till att avrätta människor i Sovjetunionen och
Nazityskland.
2. Skriv en balanserad kemisk reaktionsformel på hur kolmonoxid bildas när kol
förbränns ofullständigt i syre:
3. Koldioxidmolekylen binds ihop med molekylbindning. Använd det periodiska
systemet och dina kunskaper om Bohrs atommodell och valenselektronernas roll vid
molekylbindningar för att rita upp hur koldioxidmolekylens molekylbindningar ser ut.
4. Vilken atommodell tycker du förklarar koldioxidens molekylbindningar bäst, Daltons
eller Bohrs? Förklara!
Koldioxid är en ”tung” gas.
Gaser är ju egentligen inte tunga i sig, men koldioxidens molekyler är tyngre än andra
molekyler i luft som syremolekyler och kvävemolekyler.
I periodiska systemet kan man se atomvikterna och atomnumret. Atomnumret är antalet
protoner medan atomvikten är antalet protoner och neutroner tillsammans(bortse från
decimalerna). Syre väger 16, kväve 14 och kol 12 och väte 1(vi bortser från enheten här). I en
atom så väger protonen och neutronen lika mycket(1). Elektronen väger så lite så att man inte
ens tar med den i beräkningen(väger ca 1800 ggr mindre än en proton och neutron). Man kan
alltså räkna ut vad en molekyl väger.
5. Vad väger:
a. Syrgas?
b. Kvävgas?
c. Koldioxiod?

I naturen blandar sig alla gaser kvickt med varandra för luftens molekyler är ju inte stilla. Men
framställer man koldioxid inomhus kan man faktiskt få den samlad en stund och visa att den
är tung genom att hälla gasen. Koldioxid kan inte underhålla en eld utan släcker den – den
tränger ju undan luftens syre. Det är ett sätt att identifiera koldioxid. Kväve kväver också eld,
men kväve grumlar dock ej kalkvatten som koldioxid gör.
6. Vad består luften av(i procent)?
7. Är luft en blandning eller en kemisk förening? Förklara skillnaden!
Alla karbonater kan ge koldioxid
Hemma har du många salter(du kommer väl ihåg att salter är allting som är uppbyggt av
positiva och negativa joner och att vanligt koksalt bara är ett av många salter?) som kan
ge ifrån sig koldioxid. Många är s.k. karbonater. I köket har du bikarbonat, bakpulver,
hjorthornssalt, äggskal och räkskal. I städskåpet målarsoda/kristallsoda/hushållssoda, och i
naturen kan du hitta kalksten och marmor. Namnet karbonat kommer från carbon som betyder
kol på flera språk och har gett kol den kemiska beteckningen C.
De kemiska namnen:
Bikarbonat är ett handelsnamn för natriumvätekarbonat, NaHCO3, med jonerna Na + och HCO3 – .
Hjorthornssalt är handelsnamn för ammoniumvätekarbonat, NH4HCO3, med jonerna NH4 + och HCO3 –
Målarsoda är natriumkarbonat, Na2CO3, med jonerna Na + och CO3 2–
Äggskal, räkskal, kalksten och marmor är alla kalciumkarbonat, CaCO3, med jonerna Ca 2+ och CO3 2–
8. Titta på de olika kemiska beteckningarna för karbonaterna ovan. Kan du förklara
varför t.ex. Na2CO3 består av två Na + (natriumjoner) och en CO3 2– (karbonatjon)?
9. Vilka av jonerna ovan är enkla och vilka är sammansatta?
10. Vad är en sammansatt jon? Förklara!
11. Om man löser koldioxid i vatten så får man kolsyra. Skriv den kemiska
reaktionsformeln för detta med kemiska beteckningar(ledtråd: divätekarbonat):
Karbonater heter de salter där kolsyra har ingått i den kemiska reaktionen. Salter kan bildas
om man låter en metall, metalloxid eller en bas reagera med en syra.
metall + syra vätgas + salt
metalloxid + syra vatten + salt
bas + syra vatten + salt
12. Skriv den kemiska reaktionsformeln(helst balanserad) för om man låter:
a. metallen natrium reagera med kolsyra
b. metalloxiden magnesiumoxid reagera med kolsyra
c. basen litiumhydroxid reagera med kolsyra

Du ska nu utföra en laboration för att se hur saltet bikarbonat(NaHCO3) reagerar med
ättiksyra(CH3COOH).
Skyddsutrustning: Skyddsrock, skyddsglasögon
Material: värmeljus, tändstickor, en bägare ca 80 ml, en bägare ca 250 ml,
1 tsk bikarbonat, ½ tsk ättiksyra
Hypotes:
Utförande: sätt värmeljuset på botten av 80 ml bägaren. Tänd ljuset. Häll 1 tsk bikarbonat
och ½ tsk ättiksyra i 250 ml bägaren. Försök nu att släcka ljuset med den gas som bildats i
reaktionen.
Resultat:
Slutsats: Fyll i den kemiska reaktionsformeln nedan och skriv eventuellt flera slutsatser som
du gör av experimentet.
NaHCO3 + CH3COOH _____________ + H2O + Na + + CH3COO –
bikarbonat + ättiksyra _____________ + vatten + natriumjon + acetatjon

Läs nu följande artikel.
Nyos-sjön i Kamerun
En mänsklig katastrof
I augusti 1986 briserade en gasbomb i västafrikanska staten Kamerun vilket ledde till att ca
1700 människor omkom. Praktiskt taget allt levande i området utplånades inom ett avstånd av
15 km från sjön Nyos. Det var som om en Ramlösa som öppnades för snabbt. Det dödliga
gasmolnet bestod huvudsakligen av koldioxid, CO2. Denna gas är inte giftig, men den är så
tung att den i stora mängder kan undantränga den vanliga atmosfäriska luften och därigenom,
blir den kvävande.
Enorma mängder koldioxid i vattnet
Det strider emellertid mot all vedertagen kunskap att en sjö kan avge så stora mängder
koldioxid. Nyos-sjöns form och läge kan vara nyckeln till gåtan. Sjön är bara två kilometer
bred men hela 200 meter djup och den ligger väl skyddad bakom djupa kraterväggar. Dess
stora djup kan vara en av orsakerna. Vatten kan ta upp betydliga mängder gaser, när det är
under tryck och vid Nyossjöns botten är trycket 20 atmosfärer (1 atm är normalt lufttryck vid
jordytan). Förekomsten av koldioxid är heller inte oförklarlig. Det är vanligt att gamla
vulkaner avger gas mycket långt efter att den ursprungliga vulkaniska aktiviteten har upphört.
Men koldioxiden kommer i så fall att bindas i karbonatform och som kommer att läcka ut
ganska länge. I Nyos-sjön avgavs koldioxiden på samma plötsliga sätt, som när man tar en
Ramlösa, skakar den ordentligt och öppnar den hastigt.
En händelse av gigantiska mått
Vågorna hade sköljt över en 75 meter hög udde söder om sjön, och 25 meter höga vågor hade
rullat in över andra delar av stranden. Nyos-sjön förlorade under gasutbrottet 200 000 ton
vatten och de brittiska forskare anser att gaserna burits av finpulvriserade vattendroppar.