Kjemien Stemmer Kjemi 2 Grunnbok (LK20) utdrag

Hege Knutsen, Svein Tveit og Kristian Vestli

2 KJEMI 2 • GRUNNBOK

Boken er en videreføring av læreboken Kjemien stemmer 2, opprinnelig utgitt av: Truls Grønneberg, Merete Hannisdal, Bjørn Pedersen og Vivi Ringnes

© Cappelen Damm AS, Oslo 2022 Materialet i denne publikasjonen er omfattet av åndsverklovens bestemmelser.

Uten særskilt avtale med Cappelen Damm AS er enhver eksemplarfremstilling og tilgjengeliggjøring bare tillatt i den utstrekning det er hjemlet i lov eller tillatt gjennom avtale med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk.

Utnyttelse i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel.

Kjemien stemmer 2 følger læreplanen for Kunnskapsløftet LK20, Kjemi 2 studiespesialisering Vg3.

Forfatterne har mottatt støtte fra Det faglitterære fond.

Boken er en videreføring av læreboken Kjemien stemmer 2, opprinnelig utgitt av: Truls Grønneberg, Merete Hannisdal, Bjørn Pedersen og Vivi Ringnes.

Grafisk formgiver: Kristine Steen, 07-gruppen, Oslo Omslagsdesign: Kristine Steen Omslagsfoto: iStock/Getty Images Pluss/Marika Tegninger: Terje Sundby, Keops Forlagsredaktør: Eva Irgens Boken er satt med Minion 11/14 punkt og trykt på 100 g G-print Trykk: Livonia Print, Latvia 2022 Utgave nr. 6 Opplag nr. 1 ISBN: 978-82-02-70046-1 kjemienstemmer.cappelendamm.no cdu.no

Fotoleverandører: Cappelen Damm: s. 233, s. 269, s. 281 h.

GettyImages: Gusk ehf s. 7, MariusLtu s. 8 ø., Inside Creative House s. 8 n., Campwillowlake s. 10 v., torwai s. 10 m., solarseven s. 10 h., sl-f s. 11 øv., Yossef Zilderman s. 11 øm., feellife s. 11 øh., carlosgaw s. 11 nv., Andrey Popov s. 11 nm., Kwangmoozaa s. 11 nh., sasha85ru s. 11 n., Charles Knowles s. 13, vorDa s. 14, aluxum s. 16, kali9 s. 21, Photographer: Ugurhan BETIN s. 23, Amriphoto s. 31, AshleyWiley s. 36, Dio5050 s. 44 ø., mr.suphachai praserdumrongchai s. 44 n., Ivan-balvan s. 63, Andrii Starunskyi s. 87, tylim s. 89, skynesher s. 90, Image Source s. 93, Matt Hayes s. 98, torwai s. 101, lillitve s. 106, Firstsignal s.

109, Chadchai Krisadapong s. 113 v., Meowcyber s. 113 h., Grafissimo s. 114, Justin Smith s. 120, HeliRy s. 121, pixinoo s. 145, MileA s. 146, Andrey Popov s. 147 v., ZoltanFabian s. 147 h., SlobodanMiljevic s. 159, Thank you for your assistant s. 163, Taku s. 164, lindaoqian s. 165, Ulf Wittrock s. 167, Vladimirovic s. 172v, Дмитрий Ларичев s. 172 m., FatCamera s. 172 h., Leo Malsam s. 178, Mladen Mitrinovic s. 181, Sinhyu s. 199, Volodymyr Kalyniuk s. 213, Tono Balaguer s. 215, xsandra s. 216, Narupon Promvichai s. 217 øv., Dookfish s. 217 øh., Jian Fan s. 217 nv., AlonzoDesign s. 217 nh., BrettHolmes s. 225, NelliSyr s. 226, Irynka s. 231, chinaface s. 235, Oliver Hoffmann s. 243, Floortje s. 247, Aleksej Sarifulin s. 253, LanaStock s. 255, Plamen Dinev s. 258 v., zhou,yilu s. 258 h., David Sucsy s. 260 øv., funky-data s. 260 øh., shih-wei s. 260 nv., gradyreese s. 260 nh., John Kirk s. 262, HansJoachim s. 263, Alexey Rezvykh s. 265 v., Alexey Rezvykh s. 265 h., CharlieChesvick s. 268 ø., Volha Maksimava s. 268 n., Aida Servi s. 270, BernardaSv s. 273 n., Supersmario s. 276, Aykut Erdogdu s. 281 v., Greg Brave s. 282, Filmfoto s. 283, demarco-media s. 284, Traimak.by s. 285, PhonlamaiPhoto s. 287, Kiwis s. 288 Truls Grønneberg: s. 126, s. 131 ø., s. 131 n., s. 132, s. 180, s. 227 Martin Högbom, Department of Biochemistry and Biophysics, Stockholm University s. 12 Loop.no s. 270, s. 277, s. 278 Svein Tveit: s. 45, s. 81, s. 113 m., s. 195, s. 288 ø.

Kristian Vestli: s. 35, s. 38, s. 187, s. 208, s. 209, s. 271, s. 273 ø.

Forord Læreverket Kjemien stemmer 2 består av denne grunnboken, en studiebok og nettstedet kjemienstemmer.cdu.no. Grunnboken og studieboken dekker kompetansemålene i læreplanen LK20, og sammen med nettstedet formidler de kjerneelementene og kompetansemålene i faget slik de er uttrykt i læreplanen.

Hvert kapittel starter med en kort oversikt over kompetansemålene.

Viktig stoff er uthevet i blåe rammer så du raskt skal kjenne det igjen.

I denne boken er teorien forklart ved bruk av mange eksempler. Vi har lagt stor vekt på å formidle teoristoffet på en forståelig måte, og teksten er supplert med både figurer og bilder. I avsnittene med temastoff formidler vi teorien i nye og tverrfaglige sammenhenger, og vi håper det vil inspirere deg når du jobber med faget. Avsnitt med ekstrastoff inneholder tilleggsstoff som er en fordypning av læreplanen. Etter hvert kapittel er det et sammendrag fra hele kapittelet. Helt til slutt i boken kommer ordforklaringer og stikkord.

For å sjekke om du har fått med deg de faglige poengene, kan du løse Test deg selv-oppgavene på slutten av hvert delkapittel i grunnboken.

I studieboken finner du både oppgaver som du kan jobbe selvstendig med, og som krever lengre resonnementer, og oppgaver som krever samarbeid og skaper debatt. Flere av kompetansemålene i læreplanen handler om å utforske, planlegge og gjennomføre forsøk. Studieboken inneholder derfor mange ulike elevforsøk.

På nettstedet kjemienstemmer.cappelendamm.no finner du løsningsforslag til Test deg selv-oppgavene. På nettstedet kan du arbeide med flere typer interaktive oppgaver, og du kan prøve deg på tester som omfatter innholdet i hele kapittelet. Her finner du også animasjoner, simuleringer, filmer og lenker til spennende dagsaktuelle temaer.

Et av temaene i den overordnede delen av læreplanen er bærekraftig utvikling. I kjemien handler bærekraftig utvikling blant annet om å utforske hvordan bruken av kjemikalier i samfunnet henger sammen med miljøet. Når du har kunnskap om denne sammenhengen, blir det enklere for deg å sette deg inn i og vurdere argumentasjon du møter i nyhetsartikler og debatter. Kunnskapen gjør deg med andre ord bedre rustet til å være en aktiv samfunnsdeltaker.

Lykke til med kjemifaget!

Kjemien stemmer 2

3

Innhold

1 2 3 4

Kunnskaps­utvikling i kjemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.1 1.2 1.3 1.4

Et overblikk over kjemisk f­ orskning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 TEMASTOFF: Kryoelektronmikroskopi gir tredimensjonale bilder . . . 12 Forskning i kjemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Den naturvitenskapelige metode og utviklingen av teorier . . . . . . . . 15 Forsøksdesign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 TEMASTOFF: Utvinne vann fra luft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Likevekter og spontanitet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Repetisjon fra kjemi 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.1 Likevekter og massevirknings­loven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2 Stoffers løselighet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 TEMASTOFF: Estere i industrielle prosesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 2.3 Løselighet av salter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 T EMASTOFF: Betydningen av løseligheten til salter i industrielle og biologiske prosesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.4 Spontanitet og entropi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2.5 Gibbsenergien og spontanitet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

pH og buffere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Repetisjon fra kjemi 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.1 Beregning av pH i vannløsninger av sterke syrer og baser . . . . . . . . . . 68 3.2 Beregning av pH i svake syrer og baser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.3 Utforske endringer i pH under en titrering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.4 En buffer motvirker endring i pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 T EMASTOFF: Bruk av buffere i legemiddelindustrien . . . . . . . . . . . . . . 89 3.5 Buffere regulerer pH i naturlige og industrielle prosesser . . . . . . . . . . 90 3.6 Bufferområde og bufferkapasitet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 T EMASTOFF: pH i blodet holdes konstant av buffere . . . . . . . . . . . . . .100 3.7 Tillaging av buffere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 TEMASTOFF: Vann i naturen kan inneholde en buffer . . . . . . . . . . . . . 106 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

4 5

Redoksreaksjoner og elektrokjemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Repetisjon fra kjemi 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 4.1 Redoksreaksjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 4.2 Energi i redoksreaksjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 TEMASTOFF: Antioksidanter og frie radikaler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 4.3 Metallenes spenningsrekke, r­ eduksjonspotensial og spontanitet . . 124 4.4 Galvaniske celler – fra kjemisk energi til elektrisk energi . . . . . . . . . . 134 4.5 Batterier er galvaniske celler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 4.6 Elektrolyse – fra elektrisk energi til kjemisk energi . . . . . . . . . . . . . . . . 153 4.7 Korrosjon ødelegger metaller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

Reaksjonstyper og synteser i organisk kjemi . . . . . . . . . . . . . . . .167 Repetisjon fra kjemi 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 5.1 Struktur og navnsetting av stoffer med flere funksjonelle grupper . 172 5.2 Reaksjonstyper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 TEMASTOFF: Fremstilling av kreftmedisinen paclitaxel . . . . . . . . . . . . 178 5.3 Alkaner og substitusjons­reaksjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 5.4 Alkener og addisjonsreaksjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 5.5 Halogenerte alkaner og ­eliminasjonsreaksjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 5.6 Alkoholer og deres reaksjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 5.7 Aldehyder, ketoner, karboksyl­syrer, estere og aminer . . . . . . . . . . . . . 193 5.8 Organisk syntese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 TEMASTOFF: Organikatalyse er bruk av organiske molekyler som katalysatorer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 TEMASTOFF: Fremstilling av legemidlet ibuprofen . . . . . . . . . . . . . . . . 205 5.9 Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

Nettsted: kjemienstemmer.cdu.no

Kjemien stemmer 2

5

6

Biologiske ­makromolekyler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5

6.6

7

Fire hovedtyper av biologiske m ­ akromolekyler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Proteiner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Enzymer er proteiner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 TEAMASTOFF: Analyse av proteiner bekjemper sykdommer . . . . . . . 233 Karbohydrater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 TEMASTOFF: Karbohydrater i maten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 Lipider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 TEMASTOFF: Omegafettsyrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 TEMASTOFF: Lipider kan brukes til å frakte medisiner . . . . . . . . . . . . . 249 Nukleinsyrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 TEMASTOFF: DNA kan ta skade av sollys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

Materialer og grønn kjemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 Repetisjon fra kjemi 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 7.1 Livsløpet til materialer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 7.2 Metaller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 TEMASTOFF: Utvinning av sjeldne jordarter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 7.3 Gjenvinning, deponering og ­nedbrytning av metaller . . . . . . . . . . . . 269 TEMASTOFF: Gjenvinning av metallemballasje i Norge . . . . . . . . . . . . 270 7.4 Plast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 7.5 Plast dannes ved addisjons­reaksjoner eller kondensasjons­reaksjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 7.6 Gjenvinning, deponering og ­nedbrytning av plast . . . . . . . . . . . . . . . . 280 7.7 Tiltak som er i samsvar med ­prinsipper for grønn kjemi . . . . . . . . . . . 283 TEMASTOFF: Sirkulær økonomi og prinsippene for grønn kjemi . . . 289 Sammendrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 Ordforklaringer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 Stikkordregister . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx

6

1

Mål for opplæringen er at du skal kunne

• planlegge og gjennomføre forsøk, drøfte metode og tiltak for å redusere risiko og vurdere usikkerhet og feilkilder i egne og andres forsøk • gjøre rede for hvordan naturvitenskapelige modeller og teorier utvikles, og reflektere over hvordan samarbeid bidrar til kunnskapsutvikling i kjemi • utforske en teoretisk eller praktisk problemstilling, og drøfte og presentere funn

Kunnskaps­ utvikling i kjemi Mange sider av det moderne samfunnet er nært knyttet til utviklingen av kjemifaget. Uten kjemifaget hadde vi for eksempel ikke kunnet utvikle nye medisiner eller nye og mer miljøvennlige materialer til bygninger, elektronikk og batterier. I dette kapittelet får du lære om hvordan kjemifaget utvikles, og hvordan forskere samarbeider.

Du lærer også hvordan du planlegger forsøk som kan belyse en teoretisk eller praktisk problemstilling, og i forbindelse med det praktiske arbeidet lærer du å vurdere risiko, usikkerhet og feilkilder.

• forstå og bruke kjemisk terminologi og fagspråk i faglig kommunikasjon

1

• Kunnskaps­utvikling i kjemi

7

1.1 Et overblikk over kjemisk ­forskning Viktige oppdagelser og fremtidens utfordringer

Antibiotika har lenge blitt brukt for å unngå sykdom i fiskeoppdrett.

Medisinsk utstyr i plast.

8

Opp gjennom historien har det vært gjort mange viktige oppdagelser innenfor kjemi, og det er ikke vanskelig å se den positive effekten kjemien har hatt på samfunnet. Frem til omtrent 1940 kunne en liten infeksjon i et sår eller smittsomme sykdommer som tuberkulose og difteri være dødelige fordi det ikke fantes noen kur. Da penicillin ble oppdaget og det var mulig å produsere stoffet i store nok mengder, fikk vi en medisin som reduserte dødeligheten kraftig. I dag kjenner vi en rekke ulike antibiotika, og mange alvorlige sykdommer kan behandles med suksess.

Bruken av antibiotika har dessverre også vist seg å ha noen negative sider. Allerede i 1945 ble det forutsett at hyppig og feil bruk av antibiotika kunne føre til resistente bakterier. I dag ser vi en oppblomstring av bakterier som ikke lenger kan behandles med de typene antibiotika vi har tilgjengelig. Det skyldes blant annet overdreven bruk av antibiotika i landbruket, som fører til at stoffet slipper ut i naturen, og bruk av antibiotika mot mindre alvorlige sykdommer som ikke egentlig krever det. Ifølge Verdens helseorganisasjon vil resistente bakterier bli et økende problem i fremtiden med mindre kjemikere klarer å utvikle stadig nye typer antibiotika.

Et annet eksempel på en oppdagelse som har både positive og negative sider, er plast. Den første syntetiske plasttypen, bakelitt, ble oppfunnet i 1907. Siden den gang har plast blitt en stor del av livet vårt. Bare se hvor mange ting rundt deg som er laget av plast. Lenge ble plast sett på som en gunstig løsning på nesten alle områder. For det første kan det lages ulike plasttyper med nær sagt alle kombinasjoner av egenskaper, og for det andre har plast mye bedre holdbarhet enn de fleste andre materialer.

I dag er vi klar over noen av de problematiske sidene ved utbredt bruk av plast. En av disse er at plasten som havner i naturen, bruker så lang tid på å brytes ned at den skader dyre- og plantelivet. Den nye kunnskapen har ført til at vi har satt i gang tiltak for å redusere forbruket og forurensningen av plast. Vi samler inn og gjenvinner plast, vi har vedtatt å forby plastsugerør og engangsbestikk av plast, og mange har erstattet plastposene med papirposer og bærenett. Likevel er det ikke slik at bruken av plast vil forsvinne helt – til det er fordelene for store. Plastisolasjonen rundt strømkablene i veggen i huset ditt skaper ikke miljøproblemer de årene den er i bruk. En del matvarer holder seg lenger i plastemballasje, noe som gjør at vi kaster mindre mat. Og siden plastemballasje er lettere enn mange av alternativene, reduserer det bruken av drivstoff til transport. Plast brukes også til engangsutstyr og i implantater i helsesektoren.

Mange av oppdagelsene som har gjort det mulig å modernisere samfunnet, har en kobling til kjemifaget. De fleste oppdagelsene har både positive og negative sider, og forskerne jobber hele tiden med å finne bedre løsninger.

Kjemi i samarbeid med andre fagfelt Matematikk Biologi Geologi

Fysikk Kjemi

Statistikk

Medisin Farmasi

Vi står overfor store helse-, energi- og miljøutfordringer i fremtiden. Disse utford­ringene kan ikke kjemikerne løse alene. I store forskningsprosjekter legger man derfor vekt på samarbeid mellom ulike fagfelt som kjemi, biologi, fysikk og matematikk. Mange av eksemplene vi nevner i dette kapittelet, kunne like godt ha stått i en bok om fysikk eller biologi. Det gjelder alle moderne vitenskaper: De utvikler seg ikke på egen hånd, men i nært samarbeid med andre fagområder. Utviklingen av nye legemidler kunne for eksempel ikke ha skjedd uten et nært samarbeid mellom kjemikere og legevitenskapen. Og siden ingen reagerer helt likt på samme medisin, spiller også matematikk en viktig rollee. Vi trenger statistiske modeller for å avgjøre om et nytt legemiddel fungerer bedre enn det gamle.

Kjemifaget har med andre ord nytte av kunnskap fra andre fagfelt samtidig som det selv bidrar med kunnskap på en rekke ulike områder. Vi bruker for eksempel kjemi aktivt når vi analyserer bevismateriale i politietterforskninger, undersøker jordsmonnet i landbruket og overvåker luftog vannkvaliteten. Denne typen undersøkelser stiller krav til samarbeid og kommunikasjon mellom fagfeltene. De viser også hvor viktig det er at ulike fagmiljøer bruker de samme begrepene, symbolene og definisjonene for å få til et fruktbart samarbeid.

Kjemi bidrar også på mange andre områder. Karbon-14-datering av biologisk materiale bygger for eksempel på kjemiske og fysiske modeller, men brukes i stor utstrekning i arkeologien og i historiefaget. Psykologer som jobber med å forstå læringsprosesser og språkutvikling, bruker de samme fysiske metodene til å undersøke hjernen som kjemikere bruker til å undersøke molekyler. På de neste sidene skal vi se nærmere på flere andre viktige bidrag fra kjemien.

Kjemifaget bruker kunnskap fra mange andre fagfelt samtidig som faget selv bidrar med viktig kunnskap på en rekke ulike områder. Skal vi løse de store utfordringene og omstillingene vi står overfor i fremtiden, er det helt nødvendig at ulike fagfelt samarbeider.

1

• Kunnskaps­utvikling i kjemi

9

Nobelprisen i kjemi ble første gang delt ut i 1901, og i mange år gikk denne prisen til forskere som hadde laget nye modeller, funnet nye grunnstoffer eller utviklet nye laboratorieteknikker. Fra omtrent 1980 endret dette seg.

Da gikk prisen ofte til forskere som hadde gjort banebrytende forskning på biologiske molekyler som DNA og RNA og bidradd til å forstå reaksjonene inne i celler – forskningsområder som er like mye biologi som kjemi. Tidlig på 1900-tallet ble mye av arbeidet gjort av én forsker eller en liten forskningsgruppe. I dag gjøres nesten alt forskningsarbeid – enten det belønnes med en nobelpris eller ikke – i store forsningsgrupper satt sammen av forskere med ulik fagbakgrunn, gjerne med bidrag fra ulike universiteter og ulike land. Det ser vi også på forskningsartiklene som publiseres. De fleste artikler har flere bidragsytere, det er svært sjelden bare én forfatter.

Viktige kjemiske oppdagelser

Jernutvinning

Jernet i naturen finnes bare som ioner, ikke som metall. Da mennesket fant ut hvordan det kunne utvinne jern fra jernmalm, og jernalderen ble innledet, fikk det raskt bedre levekår. Jernet gjorde det mulig å lage bedre redskaper til å drive jakt, fangst og jordbruk.

Det ble også mulig å lage kraftigere våpen.

I moderne tid brukes store mengder jern, men utvinningen krever svært mye energi. Denne energien har tradisjonelt kommet fra forbrenning av kull eller annet fossilt brensel som gir utslipp av CO2 til atmosfæren.

10

Bedøvelse

Før vi oppdaget stoffer som kunne bedøve deler av eller hele kroppen, måtte operasjoner gjennomføres mens pasienten var våken. I dag kan livsviktige operasjoner gjennomføres på en tryggere og mer behagelig måte for pasienten.

Det forskes stadig på nye stoffer som gir like god bedøvelse, men færre bivirkninger.

Desinfiserende middel

På 1800-tallet oppdaget forskere at sykdommer skyldes mikroorganismer som bakterier, og etter hvert begynte de å utvikle midler som skulle drepe disse organismene. Med utviklingen av desinfiserende midler sank dødeligheten på sykehusene drastisk. Spesielt ble situasjonen bedre for mødre og deres nyfødte barn. Eksempler på desinfiserende midler er Antibac og Pyrisept.

Betong

Antibiotika

Kunstgjødsel

Betong er et av de viktigste byggematerialene i dagens samfunn. De fleste bygninger som oppføres i dag, bygges med betong, og betongen kunne ikke ha vært erstattet med andre materialer vi kjenner i dag.

Miljøpåvirkningen fra betongproduksjonen er imidlertid stor. Det forskes derfor intenst for å finne mer miljøvennlige erstatninger.

Oppdagelsen av penicillin og produksjon i stor skala gjør at tidligere livstruende sykdommer som lungebetennelse i dag ofte kan behandles.

Overdreven og feil bruk av antibiotika har imidlertid ført til resistente bakterier. Dersom vi ikke klarer å utvikle nye typer, kan lungebetennelse igjen bli en farlig sykdom.

Kunstgjødsel, som er fremstilt fra nitrogengass fra luften, har økt produksjonen i landbruket, og det anslås at halvparten av verdens befolkning ikke ville hatt nok mat uten bruk av kunstgjødsel.

Overdreven bruk av kunstgjødsel har imidlertid ført til utslipp i elver og vassdrag. Dette fører i sin tur til gjengroing og store miljøforandringer.

Batterier

Insulin

Batteriet ble oppfunnet allerede på begynnelsen av 1800-tallet.

Vi er avhengige av energien vi får fra små og store batterier hver eneste dag. Småelektronikk som mobiltelefoner, klokker og kalkulatorer drives av små batterier, mens store batterier, som har større kapasitet, driver større innretninger som elbiler. De benyttes også i forbindelse med for eksempel solcellepaneler.

Batterier inneholder stoffer som kan gjøre stor skade på naturen, både når stoffene utvinnes, og når batteriet kastes. Derfor forskes det nå på en ny generasjon mer miljøvennlige batterier.

Oppdagelsen av insulin er regnet som et av de store gjennombruddene i medisinens historie og førte til at mennesker med diabetes kunne gis livreddende behandling med insulin. Oppdagelsen ble beæret med en nobelpris i 1923. Det skulle gå nesten hundre år fra denne oppdagelsen til man klarte å fremstille insulin i et laboratorium.

I dag er kunstig fremstilt insulin tilgjengelig for mange av dem som lider av diabetes, slik at de kan leve et relativt normalt liv.

Plast

Moderne plast ble oppfunnet i 1907, og siden den gang har en rekke ulike plasttyper blitt utviklet. De ulike plastenes egenskaper – hardhet, styrke, holdbarhet og formbarhet – har gjort at plast blir brukt på nær sagt alle områder av livet.

Plast har imidlertid store negative påvirkninger på miljøet, og i dag prøver forskerne å utvikle nedbrytbare plasttyper, slik at vi kan unngå forsøplingen av mikroplast.

Solcellepanel

I jakten på mer miljøvennlige måter å oppfylle verdens energibehov på, var solcellepanelene et stort gjennombrudd. Ved hjelp av både kjemiske og fysiske teorier klarte forskere å lage et materiale som kan omdanne solenergi direkte til elektrisk energi.

En stor fordel med solcellepaneler er at de egner seg godt i ørkenområder hvor vannkraft ikke er et alternativ. En ulempe er at de krever enorme landområder for å produsere lønnsomme mengder strøm.

1

• Kunnskaps­utvikling i kjemi

11