Hensikt:

Å bygge molekyler ved å bruke et molekylbyggesett, og på den måten få større innblikk i molekylenes oppbygning.

 

Teori:

Den vanligste isotopen av karbon (C) har 6 protoner og 6 nøytroner i kjernen, 2 elektroner i innerste skall og 4 i ytterste. Karbon er et ikke-metallisk grunnstoff.

 

Karbonets kretsløp:

All karbon i både levende og døde biologiske materialer kommer opprinnelig fra CO₂ (karbondioksid) i lufta. Ved fotosyntesen blir karbonet omdannet til bl.a. druesukker, og blir dermed en del av næringskjedene. Når et biologisk materiale blir nedbrutt, frigjøres mesteparten av karbonet tilbake til lufta. Men karbonet kan også, hvis det ikke får tilgang på oksygen, og utsettes for sterkt trykk og varme over lang tid, omdannes til fossile brennstoffer (olje, gass og kull).

 

(Klikk her for en enkel animasjon, eller her for en mer avansert.)

 

Isotoper:

Naturlig forekommer karbon i to stabile isotoper og en meget ustabil: C-12 (to protoner og to nøytroner), som utgjør 98,93 % av alle naturlige karbonforekomster og C-13 (to protoner og tre nøytroner) med 1,07 %. Den ustabile isotopen av karbon, C-14 (to protoner og fire nøytroner), finnes kun i meget små mengder (10-10 %). C-14 har halveringstid på 5 730 år. I tillegg finnes det 12 kunstig fremstilte isotoper av karbon, der den mest stabile(C-11) har halveringstid 20,39 minutter.

 

Allotroper: (Klikk her for animasjon)

Karbon har flere allotroper, dvs. forskjellige varianter eller grunnstrukturer.

 

Strukturen til diamant.

 

Diamant er det hardeste av alle stoffer, og har smeltepunkt på ca 4 000^oC. Diamant er en elektrisk isolator, dvs. den leder ikke strøm, men den leder derimot varme svært godt. Diamanter brukes i smykker (ca 5 %) og i diverse verktøy.

 

Strukturen til grafitt.

 

Grafitt er et mykt stoff som leder godt både elektrisitet og varme. Den oksiderer (reagerer kjemisk ved å avgi elektroner) sakte i luft hvis temperaturen blir varmere enn 450^oC. Det meste av grafitten som brukes, fremstilles kunstig. Det finnes flere ulike typer grafitt; forskjellen ligger i hvordan de fremstilles. Grafitt brukes i for eksempel blyanter, som smøremiddel, og som moderator og reflektor i atomkraftverk.

 

Strukturen til fullerener.

 

Fullerener er meget stabile, og kan danne forbindelser med andre atomer. Fullerener ble første gang fremstilt i større mengder i 1990. Ved å legge til ulike atomgrupper, er det mulig å danne derivater – en kjemisk forbindelse som oppstår ved ombytting av visse atomer – med elektriske og magnetiske egenskaper.

 

Strukturen til nanorør.

 

Nanorør er meget små, som navnet tilsier. Det antas at nanorør vil få stor betydning innen nanoteknologi. Nanorør av karbon er sterkere enn noe annet kjent stoff, og meget lett. De kan bøyes uten å ta skade, og lede så mye som 1 000 ganger mer strøm enn kobberledninger. Problemet er at de er dyre å framstille.

 

Forekomst:

Tilnærmet rent karbon forekommer som diamant og grafitt. Kull inneholder store mengder karbon, og i petroleum (olje og gass) finnes karbon kjemisk bundet med hydrogen. Karbon finnes i alle levende organismer på Jorda; for eksempel så består menneskets vekt av ca. 17 % karbon. Rent karbon kan utvinnes fra antrasitt, steinkull og brunkull (tre forskjellige typer kull), koks, mineralolje, naturgass, tremateriale og trekull (dannes ved tørrdestillasjon av tre).

 

Utstyr:

Molekylbyggesett (Molymod 001)

 

Utførelse:

Jeg, Martin, Benjamin, Tore og Gerd delte to byggesett, og samarbeidet om å bygge forskjellige molekyler, deriblant H₂O, CO₂, C₂H₄ (eten), CH₃COOH (etansyre), C₅H₁₁OH (pentanol) og C₆H₄O₂(OH)₄ (vitamin C). Vi brukte naturfagsboka og hukommelsen for å fylle ut lista nedenfor.

 

Resultater:

NAVN		KJEMISK FORMEL		STRUKTURFORMEL
Vann		H2O		H–O–H
Karbon-dioksid		CO2		O=C=O
Metan		CH4		<bilde>
Propan		C3H8 / CH3CH2CH3		<bilde>
Etyn		C2H2 / CHCH		H–C º C–H
Eten		C2H4 / CH2CH2		<bilde>
Etanol		C2H5OH / CH3CH2OH		<bilde>
Etansyre		CH3COOH		<bilde>
Pentanol		C5H11OH / CH3CH2CH2 CH2CH2OH		<bilde>
Vitamin C		C6H4O2(OH)4 / C6H8O6		<bilde>

Konklusjon:

Ved å utføre dette forsøket, og skrive denne rapporten, syns jeg selv at jeg har fått en større forståelse for hvordan molekylene er bygd opp, og mer kunnskap om karbonets egenskaper.

 

Kilder:

- Senit VG1

- http://www.snl.no/article.html?id=622991&search=karbon

- http://no.wikipedia.org/wiki/Karbon

- http://www.energifakta.no/documents/Fysikk/Kretslopene/karbon.htm

 

ANIMASJONER

- http://mml.gyldendal.no/flytweb/default.ashx?folder=4131&document=21139 avansert

- http://intern.forskning.no/arnfinn/karbon/karbon.html allotroper

- http://bios.cappelen.no/flash/popup_vis.html?tid=411973 enkel

Bildene har jeg funnet via Google, Wikipedia og på snl.no.