Naturfag for skov- og gartnerholdet Grundlæggende kemi -Gennemgang af forskellige stoffers egenskaber og anvendelighed indenfor gartneri, anlægsgartneri og skovbrug 1 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 1
De forskellige tilstandsformer ved 1 bars tryk: Gas (damp) Væske (flydende) Fast stof (krystallisk) Tilstandsformer Densitet/massetæthed er et udtryk for hvor meget stoffet vejer i gram pr. cm³ eller ton pr. m³, ved 20 C og et tryk på 1 atmosfære Ændring i tilstandsformen sker under påvirkning af : Energi Temperatur Tryk Ledningsevnen: Ledningsevnen er et udtryk for hvor godt grundstoffet leder elektrisk energi målt i 10 6 S/m (S = Siemens er en måleenhed for strøms bevægelseshastighed i destilleret vand ved 0-25 C) 2 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 2
Grundstoffers opbygning Alle grundstoffer er principielt opbygget på samme måde: Atomer er grundstenene i ethvert grundstof Det er atomernes forskellighed (antal protroner, elektroner og neutroner der afgør atomets vægt, fysiske og kemiske egenskaber) Hvis flere atomer går sammen kaldes det for et molekyle Molekyler kan bestå af de samme atomer (fx brintmolekyle som består af 2 brintatomer) Molekyle kan også bestå af forskellige molekyler (fx Vandmolekyle, som består af 2 brintatomer og 1 iltatom) 3 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 3
Atomets opbygning Kernen (nucleus)består af protroner og neutroner Elektroner bevæger sig i baner udenom kernen, kaldet skaller Der kan være op til 7 skaller i et atom og op til 152 elektroner i et atom Elektroner kan fraspaltes eller bindes til et andet atom Et atom består af mindst 1 protron og 1 elektron 4 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 4
Atomets opbygning Hydrogen: 1 protron, 1 elektron, 0 neutroner Helium: 2 protroner, 2 elektroner, 2 neutroner Bor: 5 protroner, 2+3 elektroner, 6 neutroner Tallet foran den Kemiske betegnelse angiver stoffets atomvægt 5 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 5
Skaller Elektronerne i skaller tættest på kernen er hårdest bundet I det periodiske system er grundstofferne delt op i hovedgrupper, efter antallet af elektroner i yderste skal Yderste skal vil forsøge at blive fyldt (oktetreglen) dvs. hvis der kun sidder en eller få elektroner i yderste skal, med plads til 8 elektroner, vil den/de nemt kunne afgives Tilsvarende vil skaller hvor der kun mangler en eller få elektroner, prøve at få fat i elektroner så skallen bliver fyldt. Dvs. atomet får en elektrisk ladning Disse elektrisk ladede varianter af grundstoffet kaldes for ioner Alle atomer vil forsøge at få fyldt yderste skal og blive ædelgas 6 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 6
Atomernes skaller Atom nummer: Angiver antallet af protroner i kernen Atomets periode er det antal skaller der ligger omkring kernen Der kan max være 8 elektroner (Oktetreglen) i yderste skal, i 1. skal dog kun 2 elektroner (Duetreglen). Elektronerne i yderste skal er bestemmende for grundstoffets kemiske egenskaber Elektronernes baner er opdelt antalsmæssigt, i forhold til hvor tæt de ligger på kernen: 1. skal (K): max 2 elektroner 2. skal (L): max 8 elektroner 3. skal (M): max 18 elektroner 4. 7. skal (N - Q): max 32 elektroner 7 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 7
Det periodiske system, opbygning 8 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 8
Atomvægt Vægten af et atom bestemmes af antallet af protroner, elektroner og neutroner: En protron vejer 1,00728 u En neutron vejer 1,00867 u En elektron vejer 0,000549 u u = unit 1 u = 1,66 x 10 ²⁴ g 1 u = 0,00000000000000000000000166 g Molvægt: 1 mol = 1,66 x 100000000000000000000000 atomer af grundstoffet. Molvægten er derfor den vægt i gram, som en mol af stoffet vejer 9 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 9
Det periodiske system, egenskaber 10 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 10
Bindinger mellem atomer To atomer kan gå sammen og dele elektroner: Fx brint (H), hvor brintatomet har 1 elektron i sin skal, men der er plads til 2 elektroner, derfor kan det kobles sammen med fx et andet brintatom, ved en binding mellem elektronerne, så begge atomer oplever at skallen er fyldt. Brint kan også koble sig sammen med ilt, som ofte mangler 2 elektroner (Oktetreglen), herved har ilt plads til at 2 brintatomer kan kobles til ilts yderste skal. 11 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 11
Bindinger: Bindinger Bindinger er et udtryk for hvor mange elektroner atomerne deler Enkeltbinding: atomer deler 1 elektron, dobbeltbinding 2 elektroner osv. Jo flere elektroner atomerne deler, jo stærkere bliver bindingen Bindingstyper: Binding mellem ikke metaller kaldes elektronparbinding, molekylebinding eller kovalent binding Binding mellem metaller og ikke metaller kaldes ionbinding Binding mellem metaller kaldes metalbinding 12 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 12
Blanding af Grundstoffer Ved blanding af grundstoffer kan der ske følgende: Heterogene blandinger fx blanding af olie og vand, der sker ingen reaktion og man kan tydeligt se hvilke stoffer der er udgangsmaterialet. Dvs der sker ingen reaktion mellem atomerne. Homogene blandinger: når grundstoffer blandes sker der en reaktion og grundstofferne går sammen i en kemisk forbindelse fx brint og ilt bliver til vand Kemiske forbindelser har helt andre fysiske og kemiske egenskaber end de grundstoffer de er opbygget af. Kan ikke umiddelbart ændres tilbage til udgangsprodukterne 13 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 13
Kovalent/elektronpar binding Binding mellem ikke metaller sker når forskellen i elektronegativitet er mindre end 2 Den forbindelse der opstår kaldes for et molekyle Bindinger kan være enkelte (H₂O), dobbelte (CO₂) eller tredobbelte (N₂) Bindingerne kan være upolære eller polære Dvs. hvis elektronerne er ligeligt fordelt mellem atomerne er de upolære og der er ingen elektrisk forskel mellem enderne på molekylet. Hvis der er forskel i antallet af elektroner der kan modtages/afgives mellem de atomerne vil der være en svag negativ ladning ved det atom der modtager elektroner og svag positiv ladning ved det atom der afgiver elektroner 14 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 14
Metalbinding Binding mellem metaller kaldes metalbindingen, kendes på at atomer er lejret tæt sammen i et metalgitter og elektroner fra yderste skal holder sammen på atomerne i en kraftig binding. Den tætteste binding kaldes en kuglebinding. Generelt skal der bruges meget energi for at bryde en metalbinding 15 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 15
Ionbinding Binding mellem metaller og ikke metaller kaldes ionbinding, kendes på at metallerne altid afgiver elektroner og ikke metallerne modtager elektroner Forbindelsen der dannes kaldes for et salt (Fx NaCl) Atomerne i et salt er altid organiseret i et iongitter, som danner et krystal Ved opbrydning af bindingerne vil der opstå positivt ladede ioner (kationer), hvis atomet afgiver en elektron Og negativt ladede ioner (anioner), hvis atomet optager en elektron Dette vil ske pga. elektronerne vil prøve at fylde skallerne op. 16 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 16
Grundstoffer Opdeles Alkalimetaller Halvmetaller Gasser Ædelgasser Lanthanider og actinider (de sjældne jordarter), ikke vist H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Db Jl Bh Hn Mt = metal = ikke metal 17 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 17
Salte Kemiske forbindelser mellem metaller og ikke metaller kaldes for salte og en del af dem bruges i gødningsblandinger, fx: Mangansulfat (MnSO₄) Kaliumnitrat (KNO₃) Kaliumphosphat (K₃PO₄) Kobbersulfat (CuSO₄) Derudover anvendes også andre kemiske forbindelser som gødninger, fx: Salpetersyre (HNO₃) Fosforsyre (H₃PO₄) Ammoniumnitrat (NH₄)(NO₃) 18 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 18
Tilførsel af næringsstoffer Tilførslen af næringsstoffer til planter foregår ved at salte som indeholder de grundstoffer planterne har brug for opløses i jordvæsken. Fx KNO₃ Herved opløses saltene, dvs. stoffets bindinger går fra hinanden og der opstår ioner KNO₃ K+ + NO₃ Disse ioner kan optages af planterne, gennem ionpumperne, som bla. sidder i plasmamembraner i rodhår og endodermis med Caspariske striber 19 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 19
Tilførsel af næringsstoffer Makronæringsstoffer: 9 forskellige Dansk navn Kemisk betegnelse Mikronæringsstoffer: 8 forskellige Optagelsesform Dansk navn Kemisk betegnelse Optagelsesform Kulstof C CO2 Mangan Mn Mn++ Ilt O CO2, H2O Jern Fe Fe++, Fe+++ Brint H H+, H2O Zink Zn Zn++ Kvælstof N NH4+, NO3- Kobber Cu Cu+, Cu++ Fosfor P H2PO4- Molybdæn Mo MoO₄- Kalium K K+ Bor B H2BO3- Magnesium Mg Mg++ Klor Cl Cl- Svovl S So4-- Nikkel Ni Ni++ Calcium Ca Ca++ Makronæringsstoffer: et stof der forbruges mere end 1 kg af, pr. år, pr. ha Mikronæringsstoffer: et stof der forbruges mindre end 1 kg af, pr. år, pr. ha www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 20
Binding af næringsstoffer Kationer kan bindes til ler kolloider og humuspartikler, hvorfra planterne senere kan hente dem, ved udveksling af H+ Dette kan ske fordi ler kolloiders og humuspartiklers overflade er negativt ladet Anioner kan ikke bindes og kan derfor let skylles ud af jorden (ned til grundvandet eller ud i vandløb, søer eller havet) Derfor holder lerjord og humusholdig jord bedre på kationer end sandjord 21 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 21
Syrer og baser Syrer er kemiske forbindelser der kan fraspalte H+ioner Eksempler på syrer: Salpetersyre (HNO₃), Fosforsyre (H₃PO₄) Baser er kemiske forbindelser der kan optage en H+ion, typisk under omdannelse af HCO₃ (Bikarbonat): Eksempler på baser: Ammoniak (NH₃), Jordbrugskalk (CaCO₃) 22 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 22
Syrer og baser i jorden I Jorden sker der en udskillelse af CO₂, fra bla. mikroorganismer og rødder i forbindelsen med respiration. CO₂ kan gå sammen med vand (H₂O): CO₂ + H₂O HCO₃ (bikarbonat) + H+ H₂CO₃ (kulsyre) H₂CO₃ er ustabil og kan spaltes: H₂CO₃ 2H+ + CO₃ H+ + CO₂ + OH (hydroxid) H+ vil sænke ph, det kan også binde sig til ler kolloider, humuspartikeler eller gå sammen med andre ioner fx CaCO₃: OH og HCO₃ vil hæve ph, eller gå i forbindelse med andre stoffer i jordvæsken. Bikarbonat har også betydning for vands hårdhedsgrad 23 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 23
Tilgængelighed for planten 24 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 24
Regulering af syrer og baser i jorden Sænkning af ph i jord: spagnum, svovlblomme (S₂) eller svovlsyre (H₂SO₄) Formel: 2S + 3O₂ + 2H₂O -> 4H+ + 2SO₄ Formel: H₂SO₄ -> 2H+ + SO₄ Gødningsblandinger kan bruges til at hæve eller sænke ph med, da nitrat (NO₃ ) hæver ph og ammonium (NH₄+)sænker ph Formel: NH₄+ + 3H₂O -> NO₃ + 10H+ Formel: NO₃ + 3H₂O -> NH₄+ + OH Jordbrugskalk anvendes i høj grad til at hæve ph: Formel:CaCO₃ + H+ Ca++ + CO₂ + OH OH vil hæve ph da det kan binde H+ Nedbrydningen af organisk materiale i sig selv er med til at forsure jorden Herunder ammonifikation, nitrifikation og denitrifikation 25 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 25
Regulering af syrer og baser i jorden Hvis man vil hæve ph i jorden, vil man ofte bruge jordbrugskalk (CaCO₃), magnesiumkalk (Mg 2-5 %) eller dolomitkalk (CaMg(CO₃)₂ (Mg 10 %) Tabellen nedenunder viser de optimale forhold for landbrugsafgrøder: Reaktionstallet (Rt) = ph + 0,5 26 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 26
Links til videoer https://www.youtube.com/watch?v=7mhuaic-vqe https://www.youtube.com/watch?v=i1pwrunnh6q https://www.youtube.com/watch?v=hbqptx6m0ya https://www.youtube.com/watch?v=aeqv0g-m5ui https://www.youtube.com/watch?v=_0w5lbp5gau 27 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122 222 27