Page 1

Merete Hannisdal I John Haugan I Hanne Augestad Smith I Torgeir Bryge Ødegården

NATURFAG FOR UNGDOMSTRINNET • GRUNNBOK


Merete Hannisdal I John Haugan I Hanne Augestad Smith I Torgeir Bryge Ødegården

NATURFAG FOR UNGDOMSTRINNET • GRUNNBOK


Omslagsfoto: Radius Images / Alamy Illustratør: Bjørn Norheim Bildekrediteringer: side 70 Caro/Alamy/Imageselect, 72 ø+n Charles D. Winters / SPL, 74 A. Farnsworth/AgeFotostock, 75 v Gusto/SPL, 75 h Daniel Barillot / Masterfile, 77+79+80 Merete Hannisdal, 81 ø Steve Vidler/GV-press, 81 n Getty Images, 82 n Getty Images, 82 ø SPL, 83 SPL, 84 n SPL/NTB scanpix, 84 ø Microstock/NTB scanpix, 91 ø Coca-Cola Norge, 91 n Montgomery Martin /Alamy/Imageselect, 92 Marius E. Hauge, 93 v Frode Hansen / NTB scanpix, 93 øh Nano-B , 93 nh Øystein Søbye/NN/Samfoto/NTB scanpix, 97 Svein Erik Dahl/Samfoto, 140 John Kellerman /Alamy/Imageselect, 143 SPL, 144 moodboard/Alamy/Imageselect, 145 Microstock/ NTB scanpix , 146 ø Microstock/NTB scanpix , 146 n imagebroker/Alamy/Imageselect, 147 ø Microstock/NTB scanpix , 147 n Krys Bailey /Alamy/Imageselect, 148 Microstock/NTB scanpix , 149 ø Hallgeir Vågenes /VG/NTB scanpix, 149 n Nikolay Titov/Getty Images, 150 v Gary K Smith /Alamy/Imageselect, 150 h Maximilian Weinzierl /Alamy/Imageselect, 154 Kerstin Mertens/ Samfoto/NTB scanpix, 157 forfatter


Forord Eureka! Arkimedes var en gresk matematiker, astronom og oppfinner som levde for mer enn 2000 år siden. En dag da Arkimedes lå i badekaret, gjorde han en viktig oppdagelse. Det sies at han da ble så glad at han løp naken ut i gata og ropte: Eureka! Jeg har det! Vi som har skrevet denne boka håper at du også blir glad over å lære noe nytt, oppdage og forstå. Vi har skrevet boka slik at det er lett for deg å få oversikt over fagstoffet. Kapitlene er delt opp i temaer, og hvert tema er på to eller fire sider. Temaene innledes med en liten oversikt over det du skal lære. Når du blar opp på et tema i boka, får du lett øye på flere overskrifter. Hver overskrift vil i seg selv gi deg kunnskap om temaet, og den tilhørende fagteksten utdyper og forklarer det som er nevnt i overskriften. Når du leser, må du også studere bilder, figurer og teksten som hører med til dem. Hvert tema avsluttes med nøkkelspørsmål og nøkkelord. Sørg for at du kan svare på nøkkelspørsmålene, og at du vet hva nøkkelordene betyr. Hvert kapittel har dessuten et sammendrag som inneholder det aller viktigste i kapittelet. Bak i boka finner du også et ordbibliotek. Der finner du forklaringer på fagord. Lykke til med arbeidet med naturfag! Hilsen forfatterne


70


3 Stoffers byggesteiner og modeller Du kjenner kanskje igjen legoklossene på bildet? Legoklosser er byggesteiner i legohus, og med de samme klossene kan vi bygge mye forskjellig. I naturen er alt laget av byggesteiner. Planter, dyr, mennesker og alt det som omgir oss. De samme byggesteinene, som for eksempel oksygenatomet, inngår i mange forskjellige stoffer. Noen byggesteiner er så små at vi må bruke et mikroskop for å se dem. Andre er enda mindre, og er så små at ingen noen gang har sett dem. Vi vet likevel at de finnes, det er nemlig vist gjennom eksperimenter. I dette kapittelet skal vi lære om de minste byggesteinene i stoffer vi kjenner fra hverdagen. Siden disse byggesteinene er så små at vi ikke kan se dem, bruker vi modeller som hjelpemiddel i forklaringene våre.


72

Kapittel 3

Fast stoff, væske og gass HER SKAL DU LÆRE OM

• kjennetegn ved fast stoff, væske og gass • partiklenes plassering og bevegelse i fast stoff, væske og gass Vi klassifiserer for å forenkle Vi må alle rydde litt av og til. På rommet har du kanskje et sorteringssystem der du har sokker i én skuff og T-skjorter i en annen skuff, bøker i én hylle og tegneserier i en annen? I naturfag sorterer vi også. Vi sorterer stoffer ut fra felles egenskaper, som for eksempel om de er fast stoff, væske eller gass ved romtemperatur. Vi sier da at vi klassifiserer stoffene. Det blir enklere å snakke om stoffer når vi klassifiserer dem. Da kan vi snakke om en gruppe stoffer og ikke bare om hvert enkelt stoff. A

Fast stoff, væske og gass er tre ulike tilstander I hverdagen treffer vi på stoffer i fast form, væskeform og gassform. De tre formene kan også kalles tilstander. Nå skal vi klassifisere stoffer som faste stoffer, væsker og gasser ved en gitt temperatur. Jern er et fast stoff, vann er en væske, og oksygen er en gass ved romtemperatur. I tabellen nedenfor finner du hva som er felles for stoffer i de tre tilstandene. Finn gjerne flere eksempler på stoffer i de tre tilstandene.

B

C

Tilstander

Fast stoff

Væske

Gass

Kjennetegn

• bestemt form • bestemt volum

• kan helles • forandrer form etter beholderen • bestemt volum

• sprer seg i hele det rommet den er i • lett å presse sammen

Eksempel

Krystaller av natriumklorid (salt) (figur A)

Farget vann (figur B)

Klorgass (figur C)

Vi tenker oss en partikkel som en kule Hvorfor er det slik at et fast stoff har en bestemt form, mens en væske kan helles? La oss tenke oss at vi tar på oss «magiske briller» som gjør at vi kan se hvordan stoffer er bygd opp. Med de magiske brillene ser vi at alle stoffer er bygd opp av partikler som ligner små kuler. Partiklene i et stoff er veldig, veldig


Stoffers byggesteiner og modeller

små. I én vanndråpe er det så mange som 1 000 000 000 000 000 000 000 (tusen trillioner) vannpartikler, og det er summen av alle disse vannpartiklene som er selve vanndråpen. Foreløpig er vi ikke så opptatt av hva hver partikkel er for de ulike stoffene, for da blir det unødvendig vanskelig. Kunsten er å ikke ta med flere detaljer enn nødvendig. Vi venter derfor til sidene 84–85 med å avsløre flere detaljer om hva en partikkel kan være. Partiklene i et fast stoff

I et fast stoff har partiklene faste plasser Partiklene i et fast stoff ligger tett sammen og har faste plasser. Hver partikkel svinger fram og tilbake om et fast punkt, og vi sier at partiklene vibrerer. Det er sterke tiltrekningskrefter som holder partiklene sammen. Prøv å forklare hvorfor et fast stoff har en bestemt form.

I en væske glir partiklene rundt hverandre Partiklene i en væske ligger tett sammen og glir rundt hverandre. De har ikke lenger faste plasser. Kreftene som holder partiklene sammen, er fortsatt sterke. Prøv å forklare hvorfor en væske kan helles og hvorfor den former seg etter beholderen.

I en gass er partiklene helt frie

Partiklene i en væske

Partiklene i en gass beveger seg med stor fart og i rette linjer, helt til de treffer en annen partikkel eller veggene i beholderen. Det er ingen krefter mellom partiklene. De beveger seg derfor fritt og farer i alle retninger. Avstanden mellom partiklene er mye større enn i en væske eller et fast stoff. Prøv å forklare hvorfor en gass sprer seg i det rommet som er tilgjengelig, og hvorfor den lett kan presses sammen. Partiklenes plassering og bevegelse i hver av de tre tilstandene Fast stoff

Væske

Gass

Partiklene har faste plasser og vibrerer.

Partiklene glir rundt hverandre.

Partiklene beveger seg i rette linjer og med stor fart.

Sterke krefter holder partiklene sammen.

Sterke krefter holder partiklene sammen.

Partiklene er helt frie, og det er stor avstand mellom partiklene.

1 Hvilken tilstand har sukker ved romtemperatur? 2 Hvorfor har et fast stoff en bestemt form? (Tenk partikler.) 3 Hvorfor former en væske seg etter beholderen? 4 Forklar hvorfor en gass sprer seg i hele det rommet den slippes ut i.

Partiklene i en gass

NØKKELORD

• Klassifisere • Partikkel • Vibrere

73


74

Kapittel 3

Forandring av tilstand HER SKAL DU LÆRE OM

• forandringer som skjer når et stoff varmes opp og avkjøles • hva vi mener med smeltepunkt og kokepunkt Tilstanden avhenger av bevegelsen til partiklene Når vi varmer opp et fast stoff, vil partiklene vibrere stadig kraftigere. Til slutt vibrerer partiklene så kraftig at de ikke lenger beholder sine faste plasser. De begynner å gli over hverandre. Vi sier at stoffet smelter når det går fra fast stoff til væske. Følg med på figuren nedenfor når du leser videre. Hvis vi fortsetter å varme opp væsken, vil partiklene bevege seg med stadig større fart rundt hverandre. Til slutt vil partiklene bevege seg så mye at de overvinner kreftene som holder dem sammen, og partiklene stikker av fra væsken. Vi sier at stoffet fordamper når det går fra væske til gass. Hvis vi avkjøler stoffet igjen, får partiklene stadig roligere bevegelser. Når en gass avkjøles og går over til væske, sier vi at gassen kondenserer. Når en væske avkjøles og går over til fast stoff, sier vi at stoffet størkner. Hvis stoffet er vann som går fra væske til fast stoff, sier vi ofte at det fryser i stedet for størkner. Jo høyere temperaturen er, desto mer bevegelse er det på partiklene. Et stoff smelter og fordamper ved oppvarming. Stoffet kondenserer og størkner ved avkjøling.

fast stoff

smelter ved oppvarming

fordamper ved oppvarming

størkner ved avkjøling

kondenserer ved avkjøling væske

gass

I kapittel 2 lærte du at kjemiske reaksjoner alltid gir nye stoffer. De forandringene som er vist på figuren ovenfor, gir ikke nye stoffer, bare en annen tilstand av det samme stoffet. Her skjer det altså ikke kjemiske reaksjoner, men det vi kaller fysiske forandringer.

Mange stoffer kan eksistere i alle tre tilstander

Flytende jern har en temperatur på over 1535 °C.

Is, vann og vanndamp er tre tilstander av det samme stoffet, men også jern kan eksistere som fast stoff, væske og gass. Fra dagliglivet er vi kjent med at jern er et fast stoff. Men jern kan være en væske, bare temperaturen er høy nok. Ved temperaturer over 1535 °C er jern en væske. Hvis temperaturen blir høyere enn 2750 °C, er metallet en gass, altså jerngass. Tilstanden avhenger altså av temperaturen.


Stoffers byggesteiner og modeller

75

temperatur gass kokepunkt væske smeltepunkt fast stoff Ved –79 °C går tørris direkte over fra fast stoff til gass.

Ikke alle stoffer kan eksistere i alle de tre tilstandene. Tørris er karbondioksid som fast stoff. Hvis vi varmer opp tørris, går det direkte over til karbondioksidgass, uten først å være væske. Vi sier at tørris sublimerer.

Sammenhengen mellom smeltepunkt, kokepunkt og de tre tilstandene.

Smeltepunktet er den temperaturen der et stoff smelter Smeltepunktet til et stoff er den temperaturen der stoffet går fra fast stoff til væske. Se figuren til høyre. Is går over til vann ved 0 °C, så smeltepunktet for stoffet er 0 °C. Jern smelter som allerede nevnt ved 1535 ˚C. Hvert stoff har sitt spesielle smeltepunkt.

Kokepunktet er den temperaturen der et stoff koker Vann fordamper ved alle temperaturer, men jo høyere temperaturen er, desto raskere skjer fordampningen fra vannets overflate. Når fordampning også skjer inne i væsken, sier vi at vannet koker. Da dannes det bobler av vanndamp inne i vannet. Boblene består av vannpartikler som har revet seg løs fra andre vannpartikler i vannet. Se figuren til høyre. Boblene stiger opp og sprekker i overflaten, og vanndampen går ut i lufta. Vann koker når temperaturen i vannet er 100 °C, som er kokepunktet for vann ved vanlig lufttrykk. Et stoff har sitt spesielle kokepunkt, der stoffet går fra væske til gass inne i væsken. Vi har tidligere nevnt at kokepunktet for jern er 2750 °C. Ved denne temperaturen dannes det bobler av jerngass inne i det flytende jernet.

1 Hva skjer med partiklenes bevegelse når temperaturen i stoffet øker? 2 Hva skjer med partiklenes bevegelse når en gass kondenserer? 3 Hva skjer med partiklene inne i et stoff som koker? 4 Forklar hva som menes med kokepunktet til et stoff.

Vann koker når det dannes store bobler av vanndamp inne i vannet.

NØKKELORD

• Smelte og fordampe • Kondensere og størkne • Smeltepunkt og kokepunkt


76

Kapittel 3

Partikkelmodellen HER SKAL DU LÆRE OM

• partikkelmodellen for stoffer • hvordan partikkelmodellen kan brukes til å forklare dagligdagse hendelser Alle stoffer er bygd opp av partikler

En partikkel, uansett hvilket stoff, kan tenkes som en kule.

Alle stoffer er bygd opp av partikler som er så små at de ikke kan ses i et mikroskop. Vann består av vannmolekyler. Når vi bruker partikkelmodellen, kan vi også kalle disse vannmolekylene for vannpartikler. I sukker er partiklene sukkerpartikler. I jern er partiklene jernpartikler. Vi tenker oss hver partikkel som en liten kule.

Partikkelmodellen er en forenkling av virkeligheten Slik er partikkelmodellen for stoffer: • Alle stoffer er bygd opp av partikler. • Mellom partiklene i et stoff er det ingenting (tomrom). • Partiklene i et stoff er alltid i bevegelse (se figuren nederst på denne siden). • Jo høyere temperaturen er, desto kraftigere bevegelse er det på partiklene i stoffet. Vi har allerede brukt partikkelmodellen til å forklare forskjeller på faste stoffer, væsker og gasser. Nå skal du få se flere eksempler på bruk av partikkelmodellen. Den kan være til god hjelp når vi skal forklare hva som skjer med stoffer.

Stoffer utvider seg ved oppvarming Vi vet at partiklene i et stoff beveger seg kraftigere ved oppvarming. Partiklene dytter mer på nabopartiklene, og derfor tar stoffet mer plass når det er varmt. Det er altså ikke partiklene i seg selv som blir større. De bare beveger seg mer når det blir varmere, og det gjør at tomrommet mellom partiklene blir større. Ved avkjøling roer partiklene seg ned, og det gjør at stoffet trekker seg sammen igjen. En bro er derfor kortere om vinteren enn om sommeren. Derfor lages det bevegelige overganger slik at broen kan trekke seg sammen ved avkjøling og utvide seg ved oppvarming.

Partiklene i et fast stoff vibrerer.

Partiklene i en væske glir rundt hverandre.

Partiklene i en gass har stor fart og beveger seg i rette linjer.


Stoffers byggesteiner og modeller

77

En ballong med luft «klapper sammen» når den avkjøles i flytende nitrogen. Flytende nitrogen har en temperatur på under –196 °C. Ballongen utvider seg og blir som før når lufta i ballongen varmes opp igjen til romtemperatur. Prøv å forklare dette ut fra bevegelsen til gasspartiklene i ballongen.

Også væsker og gasser utvider seg når vi varmer dem opp. Inne i et termometer er det en rød eller blå væske. Vi tenker oss at partiklene i denne væsken glir rundt hverandre. Når temperaturen stiger, blir partiklene i termometeret «villere». De dytter mer på nabopartiklene, og det gjør at væsken tar mer plass fordi tomrommet mellom partiklene blir større. Derfor stiger termometersøylen når det blir varmere.

En gass sprer seg jevnt i rommet Tenk deg at du forfølger en vaffelpartikkel fra vaffeljernet og fram til nesa di. Vaffelpartikkelen beveger seg i rett linje og med stor fart, helt til den støter på noe. Når den treffer en luftpartikkel, forandrer den retning. Når vaffelpartikkelen treffer en vegg, sendes den ut igjen omtrent på samme måte som en kule i et biljardspill. Når partikkelen treffer nesa di, kjenner du lukta av vaffel.

Når et stoff løses i vann, blir det ikke borte

sukker løser seg i vann

sukker løser seg i vann

Hvis vi har sukker i en kopp med te, ser det ut som om sukkeret etter hvert blir borte. Vi vet at det fortsatt er der fordi vi kan kjenne det på smaken. Når sukker løser seg i vann sukkerpartiklene er frie og beveger seg mellom vannpartiklene, sier vi at sukkeret har løst seg i teen. Vannpartiklene i varmt vann er villere og beveger seg kraftigere enn vannpartiklene i kaldt vann. Vannpartiklene i varmt vann kolliderer derfor Sukkerpartikler (tegnet som røde kraftigere med de små sukkerbitene (sukkerkrystallene), og det gjør at kuler) og vannpartikler (tegnet sukkeret løser seg raskere i varmt vann enn i kaldt vann. som blå kuler) forstørret millioner av ganger. Når sukker løser seg i vann, blander sukkerpartiklene seg med vannpartiklene.

1 Forklar hvilken sammenheng det er mellom partiklenes bevegelse og temperaturen i stoffet.

2 Hva er forskjellen på partiklenes bevegelse i faste stoffer, væsker og gasser?

3 Hvorfor utvider stoffer seg ved oppvarming? 4 Hvorfor løser et stoff seg raskere i varmt vann enn i kaldt vann?

NØKKELORD

• Partikkel • Partikkelmodellen • Løst i vann


78

Kapittel 3

Alt sprer seg HER SKAL DU LÆRE OM

• forskjellen på diffusjon og osmose • eksempler på diffusjon og osmose i dagliglivet Partiklene i et stoff sprer seg

Ved start

Etter 15 minutter

Neste dag

Naturlig spredning av et stoff i vann.

Etter at du har lest om vaffelpartikkelen på forrige side, kan du kanskje tenke deg hvorfor vi kjenner lukten av parfyme på flere meters avstand. Partikler river seg løs fra dråpene med parfyme og beveger seg gjennom lufta. Noen av dem kommer inn i nesa vår. Når partikler spres på denne måten, kaller vi det diffusjon. Diffusjon skjer også i vann, men der sprer partiklene seg mye langsommere. Det er fordi partiklene i vann beveger seg mindre enn partiklene i luft. Vi trenger ikke å røre rundt for å få blandet stoffer. Hvis vi bare venter lenge nok, vil stoffene blande seg helt av seg selv. Partiklene i det fargede stoffet (se figurene til venstre) river seg løs og fordeler seg etter hvert jevnt mellom vannpartiklene. Prøv å forklare hvorfor diffusjonen av det fargede stoffet skjer raskere jo varmere vannet er. Diffusjon er viktig for alt levende. Også inni hver enkelt plante- og dyrecelle skjer det diffusjon. Det er på den måten partiklene til de ulike stoffene beveger seg inne i en celle. Partiklene må bevege seg og treffe hverandre for at det skal skje kjemiske reaksjoner i cellene.

Er partiklene små nok, kan de gå gjennom en hinne Alle plante- og dyreceller har en hinne ytterst, og den kan du lese mer om i kapittel 5. Denne hinnen er ikke tett, men inneholder bitte små åpninger. Små partikler som treffer hinnen, smetter gjennom åpningene, mens store partikler ikke kommer gjennom. Vi sier derfor at en slik hinne er en halvgjennomtrengelig hinne. Når partikler er så små at de går gjennom en halvgjennomtrengelig hinne, sier vi at det skjer diffusjon av partikler gjennom hinnen. Diffusjon av partikler gjennom en halvgjennomtrengelig hinne kalles osmose. Vannpartikler er så små at de går gjennom åpningene i en halvgjennomtrengelig hinne. Du har kanskje sett planter som er i ferd med å tørke ut? Da er det for lite vann inni plantecellene. Hver celle blir som en slapp ballong, men kan fylles igjen dersom planten vannes i tide. Vanntransport ut og inn av en celle kan vises med et forsøk der vi bruker hønseegg uten skall som modell på en celle. Se øverst på neste side.


Stoffers byggesteiner og modeller

Forsøk: «Partikkeltrafikk» gjennom en hinne

Hvis vi legger ukokte hønseegg i 7 % eddik, vil skallet løse seg opp. Neste dag er hønseegget avkalket. Her avkalker vi to hønseegg.

I skåla til venstre ligger ett av de avkalkede eggene i rent vann. Dette egget utvider seg. I skåla til høyre ligger det andre avkalkede egget i sirup. Dette egget skrumper. Prøv selv – så skal du se!

Hovedpoenget med forsøket Vannpartikler går begge veier gjennom hinnen på det avkalkede egget, men det er størst trafikk av partikler fra den siden der vannpartiklene ligger tettest.

halvgjennomtrengelig hinne vannpartikkel

sirupspartikkel

Forklaring til observasjonene • Vannpartikler er så små at de kan gå gjennom hullene i hinnen. • For egget som ligger i vann: Vannpartiklene ligger tettest utenfor egget. Derfor går det i dette tilfellet flere vannpartikler inn i egget enn ut av egget, og det utvider seg. • For egget som ligger i sirup: Siden vannpartiklene ligger tettere inne i egget enn i sirupen utenfor, går det flere vannpartikler ut av egget enn inn i egget, og det skrumper. • Stoffene i sirup og stoffene inni egget har så store partikler at de bare blir stående og stange mot hinnen, og de kommer ikke gjennom.

1 Forklar hvorfor stoffer spres raskere i luft enn i vann. 2 Hva er forskjellen på diffusjon og osmose? 3 Forklar hva vi mener med en halvgjennomtrengelig hinne. 4 Hvorfor kan vannpartikler, men ikke sirupspartikler, gå gjennom hinnen på et avkalket egg?

Vannpartiklene er små nok til å kunne gå gjennom hinnen, men sirupspartiklene er for store.

NØKKELORD

• Diffusjon • Halvgjennom-

trengelig hinne • Osmose

79


80

Kapittel 3

Tetthet og partikler HER SKAL DU LÆRE OM

• begrepet tetthet og hvordan vi kan finne tettheten til et stoff • eksempler fra dagliglivet der vi kan bruke tetthet til å forklare hva som skjer Bly har høyere tetthet enn isopor

Bly

Isopor

En terning på 1 cm3 av bly har massen 11,3 g. En terning på 1 cm3 av isopor har massen 0,01 g.

Bøk 0,8 g/cm3

Aluminium 2,7 g/cm3

Tettheten for ett treslag og sju metaller.

Ikke la deg lure av dette spørsmålet: «Hva er tyngst, en kilo bly eller en kilo isopor?» Svaret er at de veier like mye – én kilo selvfølgelig. Vi kan lett la oss lure hvis vi begynner å tenke på at en klump bly er mye tyngre enn en like stor klump med isopor. På bildet nedenfor finner du like store terninger av ett treslag og sju metaller. Terningene er omtrent like store som de terningene vi bruker når vi spiller ludo eller yatzy. Sidekantene på hver terning er 1 cm, slik at volumet av hver terning er 1 cm3. Legg merke til at terningene har samme volum, men forskjellig masse. Terningen av bly har størst masse, og 1 cm3 bly har massen 11,3 g. Tetthet er «massen i forhold til volumet», og tettheten til bly kan vi oppgi som 11,3 g/cm3. Tetthet blir ofte oppgitt i g/cm3, altså hvor mange gram hver kubikkcentimeter av stoffet veier.

Sink 7,1 g/cm3

Tinn 7,3 g/cm3

Jern 7,9 g/cm3

Messing 8,5 g/cm3

Kobber 8,9 g/cm3

Bly 11,3 g/cm3

Hvis vi ikke har en terning på 1 cm3 av et stoff, men en stor og ujevn klump, kan vi finne tettheten til det stoffet som er i klumpen, ved å dele massen på volumet: Tettheten til stoffet =

massen (g) volumet (cm3)

Hvis en klump av et metall veier 39,5 g og har et volum på 5 cm3, kan vi regne ut tettheten slik: Tetthet =

masse volum

=

39,5 g 5 cm3

= 7,9 g/cm3

Bruk figurene ovenfor til å finne ut hvilket metall dette er.


Stoffers byggesteiner og modeller

81

Tettheten avhenger av massen og plasseringen til partiklene En blypartikkel er tyngre enn en jernpartikkel. Partikler har altså ulik masse. Det kan være forklaringen på at bly har høyere tetthet enn jern, men tettheten til et stoff avhenger også av hvor tett partiklene ligger inntil hverandre i stoffet. Tettheten til et stoff avhenger av • massen til hver partikkel i stoffet • hvor tett partiklene ligger inntil hverandre i stoffet

Tettheten til et stoff endrer seg med temperaturen Med økende temperatur blir bevegelsene til partiklene større, de dytter mer på nabopartiklene, og stoffet utvider seg. Da ligger ikke partiklene like tett som før. Tettheten blir derfor lavere når temperaturen øker. Varmt vann har lavere tetthet og er derfor lettere enn kaldt vann. Varm luft har lavere tetthet og er derfor lettere enn kald luft. Se bildet til høyre.

Et stoff flyter hvis det har lavere tetthet enn vann Du har kanskje sett at både olje og isopor flyter i vann. Det er fordi disse stoffene har lavere tetthet enn vann. Tettheten til vann er 1,0 g/cm3 ved 20 °C. Alle stoffer med lavere tetthet enn vann flyter. Derfor ser du av verdiene i tabellen at en klump av metallene vil synke, mens is vil flyte i vann. Det stemmer bra med de erfaringene vi har fra dagliglivet.

Varm luft har lavere tetthet enn kald luft, og en varmluftsballong stiger derfor til værs.

Flyter eller synker i vann? Tettheten til vann er 1,0 g/cm3 Tetthet i g/cm3 (ved 20 oC, for is ved 0 oC)

Stilt opp etter økende tetthet

Flyter i vann?

Isopor

0,01

ja

Kork

0,2

ja

Bjørk

0,7

ja

Olje

0,8

ja

Is

0,92 ved 0 oC

ja

Sølv

10,5

nei

Gull

19,3

nei

1 Hva mener vi med tettheten til et stoff? 2 Hvilket metall har høyest tetthet, bly eller gull? 3 Hvilken sammenheng er det mellom partiklene i et stoff og tettheten til stoffet?

4 Forklar hvorfor olje flyter på vann.

I Dødehavet er det mye oppløst salt. Tettheten til saltvannet er så høy at vi flyter.

NØKKELORD

• Volum • Masse • Tetthet • Flyte i vann


82

Kapittel 3

Stoffet vann og partikkelmodellen HER SKAL DU LÆRE OM

• hvorfor vann tar mer plass når det fryser til is • hvorfor bunnvannet i dype innsjøer kan være +4 °C året rundt En modell kan ikke forklare alt Partikkelmodellen kan brukes til å forklare hvorfor vann fordamper fra en vanndam, hvorfor det dannes dogg på speilet når vi dusjer, og hvorfor vann utvider seg ved oppvarming. En modell er alltid en forenkling av virkeligheten og kan ikke brukes til å forklare alt. Det gjelder også for partikkelmodellen. Vann er et helt vanlig stoff som det finnes mye av. Vann er likevel spesielt på mange måter. Nedenfor skal vi se nærmere på to forhold som ikke stemmer med hva vi skulle forvente ut fra partikkelmodellen. Det betyr ikke at partikkelmodellen er en dårlig modell, eller at det er noe galt med naturen. Vi må bare være klar over når modellen ikke kan brukes.

Vann «oppfører» seg ikke som andre stoffer når det går fra væske til fast stoff

Vann utvider seg når det fryser til is.

Hvis du legger en glassflaske med vann i fryseboksen, sprekker flaska. Det kan forklares med at vannpartiklene ordner seg på en spesiell måte, slik at det blir mer tomrom mellom vannpartiklene i is enn i vann. Se bildet til venstre. Mer tomrom gjør at vannet utvider seg når det fryser til is. Volumet øker med ca. 10 prosent. Men dette stemmer ikke med hva vi skulle forvente ut fra partikkelmodellen. Partiklene skulle jo «roe seg ned» ved avkjøling, og stoffet skulle ta mindre plass. Vann oppfører seg altså ikke som andre stoffer når det går fra væske til fast stoff. Mer tomrom i is gjør at tettheten til is er mindre enn tettheten til vann. Derfor flyter is på vann.

I is danner vannpartiklene et sekskantet mønster, og det er derfor ekstra mye tomrom mellom vannpartiklene. Strekene mellom kulene (vannpartiklene) er tegnet inn for å vise det sekskantede mønsteret de danner. I tomrommet er det ingenting, og ikke luft slik mange tror. Is har lavere tetthet enn vann og flyter.


Stoffers byggesteiner og modeller

Denne egenskapen til vann er avgjørende for livet i en innsjø. Hadde is vært som andre stoffer, ville isen ha lagt seg på bunnen av innsjøen, og innsjøen ville ha frosset fra bunnen og oppover. Fisk, planter og andre organismer som lever i innsjøen, ville dødd ut.

IS 0 °C

Vann «oppfører» seg ikke som andre stoffer ved temperaturer omkring +4 °C Siden partikler vanligvis blir villere ved oppvarming, skulle vi forvente at vann med temperaturen +4 °C tok mer plass enn vann med +1 °C. Men slik er det altså ikke. Vannpartiklene ligger tettere ved +4 °C enn ved noen annen temperatur. Vann har derfor størst tetthet ved +4 °C. På bunnen av dype innsjøer kan det derfor være +4 °C året rundt.

+4 °C

Vannets tetthet er størst ved +4 °C. Dette gjør at dype innsjøer ikke bunnfryser om vinteren.

Alle snøfnugg er forskjellige William Bentley var 15 år da han i 1880 fikk et mikroskop i julegave. Han samlet snøfnugg på en glassplate og studerte dem under mikroskopet. Han tegnet snøfnuggene og oppdaget at alle var forskjellige. I 50 år hadde han som hobby å fotografere snøfnugg. Han fotograferte over 5000 snøfnugg og fant ikke to som var like! I 1931 kom boka Snow Crystals, som inneholder 2000 av fotografiene hans. Snøfnugg dannes inne i skyene, der temperaturen er så lav at vanndamp fryser til is. Utseendet til den krystallen som dannes, avhenger av forhold som lufttrykk, temperatur og luftfuktighet inne i skyen.

Alle snøfnugg er iskrystaller som har seks greiner, og alle greinene i en iskrystall er like.

1 Hvorfor sprekker en glassflaske når vannet i flaska fryser? 2 Forklar hvorfor is flyter på vann. 3 Hva er det mellom vannpartiklene i is? 4 Ved hvilken temperatur har vann størst tetthet?

83

NØKKELORD

• Modell • Tetthet


84

Kapittel 3

Atomer og atommodeller HER SKAL DU LÆRE OM

• atomets oppbygning og atommodeller • hva vi mener med atomer, molekyler og ioner Atomer er en av de tre partikkeltypene Alle stoffer er bygd opp av partikler. Selv om ordet «partikkel» blir brukt om litt av hvert, både i dagliglivet og i naturfag, betyr det noe helt spesielt i partikkelmodellen. En partikkel er da et atom, et molekyl eller et ion. Vi skal nå se nærmere på hva som menes med hver av de tre partikkeltypene, og vi starter med atomene.

Atomer er utrolig små

Karbonatomer i en overflate av grafitt. (Grafitt brukes i stiften på blyanter.)

Atomer er så små at det er vanskelig å tenke seg hvor små de egentlig er. På hver millimeter av linjalen din får du plass til åtte millioner jernatomer etter hverandre. Altså 8 000 000 jernatomer på 1 mm! Med et elektronmikroskop og en datamaskin kan vi lage et slags bilde av atomer, der atomene vises som små humper. Flere detaljer kan ikke sees, selv ikke med det sterkeste mikroskopet. I dag vet vi likevel ganske mye om hvordan atomene er bygd opp. Denne kunnskapen har vi fra eksperimenter.

Et atom består av protoner, nøytroner og elektroner Ved å gjennomføre ulike typer eksperimenter har vi kommet fram til at atomer består av en kjerne som inneholder protoner og nøytroner. Rundt kjernen kretser det elektroner. Vi kan tenke oss at elektronene beveger seg i bestemte baner som kalles skall. Det er plass til to elektroner i det innerste skallet og åtte elektroner i det nest innerste skallet. Se figuren til et elektron – – – venstre. I virkeligheten er avstanden mellom kjernen og elektronene et nøytron + + + veldig stor. Hvis du tenker deg at kjernen i atomet er på størrelse + et proton + med en ert, skal de innerste elektronene ligge + ca. 25 meter unna. Det er altså mye tomrom i et atom. – Et atom har alltid like mange protoner i kjernen som det er – – elektroner utenfor kjernen. Ladningen til et proton er +1, mens ladningen til et elektron er -1. Et nøytron har ingen ladning. Siden protonet og elektronet har like stor, men motsatt ladning, er alle atomer elektrisk nøytrale. Et atom: Atomkjernen består av protoner og nøytroner. Vi tenker oss at elektroner går i bane rundt kjernen.


Stoffers byggesteiner og modeller

Protoner, nøytroner og elektroner er byggesteinene i atomene Byggesteiner i atomene

Ladning

85

hydrogenatom

Hvor i atomet?

proton

+1

i atomkjernen

nøytron

0

i atomkjernen

elektron

−1

rundt atomkjernen

hydrogenmolekyl oksygenatom

Atomer kan gå sammen og danne molekyler For å kunne forklare forskjellen på de ulike atomene og hvordan de reagerer med hverandre, bruker vi modeller. En kule er den enkleste modellen for et atom. Vi kan tenke oss at et metall er bygd opp av bare én type kuler, der hver kule er et atom. Gull består av gullatomer, og jern består av jernatomer. Atomer kan gå sammen og danne molekyler. Da er det spesielle tiltrekningskrefter som holder atomene sammen i molekylet. Hydrogengass består av molekyler av to hydrogenatomer, mens oksygengass består av molekyler av to oksygenatomer. Se figuren øverst til høyre.

oksygenmolekyl Et atom kan tegnes som en kule. Vi bruker ulike farger for å se forskjell på ulike typer atomer i et byggesett for molekyler. I virkeligheten er ikke hydrogenatomene hvite og oksygenatomene røde.

Et ion har enten positiv eller negativ ladning På forrige side fikk du vite at en partikkel i vår partikkelmodell kan være et atom, et molekyl eller et ion. Nå skal du få lære litt om hva vi mener med et ion. Et atom har i utgangspunktet like mange protoner (+) som elektroner (–). Et natriumatom har 11 protoner i kjernen og 11 elektroner utenfor kjernen. Natriumatomet er derfor elektrisk nøytralt. Symbolet for et natriumatom er Na. Dersom et natriumatom avgir ett av de 11 elektronene i en kjemisk reaksjon, har det fortsatt 11 protoner (+), men bare 10 elektroner (–) igjen. Se figuren til høyre. Da er det overskudd på én positiv ladning i atomet, og den totale ladningen blir +1. Da skriver vi ikke lenger Na, men Na+. En slik partikkel kaller vi et positivt ion. Cl er symbolet for et kloratom, mens Cl– er et kloratom som har fått ett ekstra elektron. En slik partikkel kaller vi et negativt ion. Se figuren til høyre. Mange av de stoffene vi er kjent med fra dagliglivet, er bygd opp av positive og negative ioner. For eksempel saltet vi har på maten, NaCl. Det er bygd opp av Na+-ioner og Cl–-ioner.

1 Hva er forskjellen på et atom og et molekyl? 2 Hvorfor er et atom alltid elektrisk nøytralt? 3 Hvor i atomene finnes protonene? 4 Hva betyr Na og Na+?

– –

11+ –

– –

+

Na -ion 11 protoner i kjernen 10 elektroner omkring – –

– –

17+

– –

– –

Cl–-ion 17 protoner i kjernen 18 elektroner omkring Na+ er et positivt ion, og Cl− er et negativt ion.

NØKKELORD

• Atom • Protoner, nøytroner og elektroner • Molekyl • Ion


86

Kapittel 3

Atomsymboler og kretsløp HER SKAL DU LÆRE OM

• grunnstoffenes periodesystem • atomnummer og atomsymboler • karbonatomenes kretsløp i naturen

1 H Hydrogen 2 He Helium

– + – – + + –

Atomnummeret 1 for H og 2 for He (i periodesystemet) viser hvor mange protoner atomene har i kjernen. H-atomet har ett proton, mens He-atomet har to protoner i kjernen.

Hver atomtype har et bestemt antall protoner I dag kjenner vi til over hundre ulike atomer. Oversiktskartet over de ulike atomene heter grunnstoffenes periodesystem, og du finner det på innsiden av omslaget bak i boka. Noen av atomene er lagd av mennesker og finnes ikke naturlig. Disse atomene kalles derfor syntetiske. Alt stoff i naturen er bygd opp av 90 ulike atomer. Hydrogen, H, er nummer 1 i grunnstoffenes periodesystem, fordi hydrogenatomet har 1 proton i atomkjernen. Se figuren til venstre. Helium, He, er nummer 2 fordi det har 2 protoner i atomkjernen. Finn fram til oksygen, O, i grunnstoffenes periodesystem. Det står et 8-tall i ruta for O-atomet. Hvor mange protoner er det da i atomkjernen? Det er antall protoner i atomkjernen som avgjør atomtypen. Antall protoner i atomkjernen kalles atomnummeret.

Hver atomtype har sitt symbol

Hver atomtype har sitt eget atomsymbol. I stedet for å tegne en kule for et spesielt atom kan vi oppgi atomsymbolet. H O N C S Cl Oksygenatomet har atomsymbolet O. Nitrogenatomet har atomsymbolet N. DetSvovel brukes to bokstaver i mange atomsymboler. Kobber har Cu, og kalsium Hydrogen Oksygen Nitrogen Karbon Klor har Ca. De samme atomsymbolene brukes av kjemikere over hele verden. O N C S Cl Atomsymbolet kommer fra det latinske navnet på grunnstoffet. Det latinske navnet for kobber er cupro, og for kalsium er det calcium. Derfor er Oksygen Nitrogen Karbon Svovel Klor atomsymbolene Cu og Ca. Legg merke til at bare den første bokstaven i symbolet er en stor bokstav. Kulemodell og atomsymbol for noen atomtyper. Størrelsen til kulene er forskjellig fordi atomene har ulik størrelse. Fargen på kulene har ingenting med virkelige atomer å gjøre, men er brukt for at vi skal se forskjell.

Et atom inngår i stadig nye stoffer Kanskje du har atomer i deg som en gang har vært i kroppen til Aristoteles eller Einstein. For stoffer spres i naturen, og atomene inngår i stadig nye stoffer på grunn av kjemiske reaksjoner. Når trekullet brenner på grillen, blir trekullet «borte», men atomene som dannet trekullet, er å finne i andre stoffer etterpå. Når et stoff blir «borte», betyr det bare at det blir dannet nye stoffer av de samme atomene.


Stoffers byggesteiner og modeller

C-atomer i fett og proteiner

C-atomer i CO2-gass

ånding celleånding/ forbrenning

87

forbrenning fotosyntese C-atomer i planter

spises

nedbryting

C-atomer i bensin

C-atomer i kull, olje og gass

utvinning av fossile brensler Karbonets kretsløp viser noen mulige «gjemmesteder» for et karbonatom som er på vandring fra ett stoff til et annet. Noen av prosessene tar lang tid, noen skjer raskt.

Atomer går i kretsløp i naturen

Karbonets kretsløp, der C-atomer inngår i stadig nye stoffer, er et av de viktigste kretsløpene i naturen. Se figuren ovenfor. Hvis det hadde vært mulig å lage et merke på et karbonatom, kunne det vært spennende å følge med på hvor dette karbonatomet var til enhver tid. På side 46 leste du om fotosyntesen, som skjer ved at grønne planter tar opp CO2 fra lufta. Formelen for karbondioksidgass viser at det er et karbonatom, C-atom, i hvert CO2-molekyl. I fotosyntesen dannes druesukker med formelen C6H12O6. Karbonatomet er nå bundet i et druesukkermolekyl i planten. Dersom planten blir brent, finner vi karbonatomet i ett av alle de CO2-molekylene som blir dannet. Dette molekylet kan da brukes på nytt i fotosyntesen og kanskje av en helt annen plante et annet sted på jordkloden. Eksemplet i forrige avsnitt viser hvordan andre: mindre enn 1 % C-atomer stadig inngår i nye stoffer og flytter seg magnesium (Mg), 2%, kalium (K), 2% over hele jordkloden. Hvis et C-atom ender i planteoksygen natrium (Na), 3% og dyrerester langt under jordoverflaten, kan det ta 47 %, (O) kalsium (Ca), 4 % millioner av år før det kommer opp til overflaten jern (Fe), 5 % igjen. Det skjer ved menneskers hjelp når vi henter opp fossilt brensel som olje, kull og gass. aluminium (Al), 8 % silisium Siden massen av jordkloden er omtrent den 28 %, (Si) samme som før, må det være slik at atomene brukes om igjen og går i kretsløp. Du har kanskje hørt om vannets kretsløp? Åtte ulike atomer (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg) står I det kretsløpet er det vannmolekyler, H2O, som for 99 prosent av massen av jordskorpen. Alle andre forflytter seg i naturen. atomtyper i jordskorpen utgjør bare 1 prosent av massen!

1 Hva heter oversikten som inneholder alle atomsymbolene? 2 Hva mener vi med atomnummer? 3 Hva heter grunnstoffet med atomnummer 11? 4 Hva mener vi med at atomer går i kretsløp?

NØKKELORD

• Grunnstoffenes

periodesystem • Atomnummer • Atomsymbol • Karbonets kretsløp


88

Kapittel 3

Grunnstoffer og kjemiske forbindelser HER SKAL DU LÆRE OM

• inndelingen av grunnstoffer i metaller og ikke-metaller • noen formler for grunnstoffer • hva vi mener med grunnstoff, kjemisk forbindelse, rent stoff og blanding Et grunnstoff består av én type atomer

Jern er et fast stoff, der partiklene er jernatomer.

Et stoff som er bygd opp av bare én type atomer, er et grunnstoff. Vi deler inn grunnstoffene i metaller og ikke-metaller. Metallene er den største gruppen og står til venstre i periodesystemet, slik du kan se av figuren nedenfor. Vi kjenner dem igjen på den typiske metalloverflaten og ved at de leder varme og elektrisk strøm. Jern (Fe), kobber (Cu), sølv (Ag) og gull (Au) er metaller som vi alle kjenner til. Fe er symbolet for et jernatom, men Fe brukes også som formel for metallet jern. På figuren til venstre kan du se at en spiker av jern er bygd opp av jernatomer. Atomsymbolene, og dermed også formelen for de andre metallene, kan du se i periodesystemet på innsiden av omslaget bak i boka. Hva er for eksempel formelen for bly? ikke-metaller

N O

metaller

Cl2

Fe

Cl Cu Ag Au

Et utdrag av grunnstoffenes periodesystem. N2

O2 I oksygengass, nitrogengass og klorgass er partiklene molekyler som består av to like atomer. Disse er grunnstoffer.

De grunnstoffene som er ikke-metaller, står til høyre i periodesystemet. I mange av disse grunnstoffene er like atomer samlet i grupper som kalles molekyler. Formelen for oksygengass er O2. Grunnstoffet oksygen består av O2-molekyler, og mellom O2-molekylene i oksygengass er det ingenting. Se figuren til venstre. Tallet, eller indeksen, i formelen angir hvor mange atomer av samme type som finnes i molekylet. Det er altså to oksygenatomer i ett O2-molekyl. Indeksen er senket og skrives etter atomsymbolet. Oksygen, nitrogen og klor er eksempler på grunnstoffer som er gasser ved romtemperatur. I grunnstoffenes periodesystem på innsiden av bokomslaget er


89

Stoffers byggesteiner og modeller

det en fargekode. Fargekoden viser om atomtypene danner grunnstoffer som er fast stoff, væske eller gass ved romtemperatur. Finn fram til periodesystemet bakerst i boka, så ser du at de aller fleste grunnstoffer er faste stoffer.

En kjemisk forbindelse er et stoff som består av ulike atomer Et rent stoff er enten et grunnstoff eller en kjemisk forbindelse. Vi må få oppgitt formelen for å kunne finne ut om stoffet er et grunnstoff eller en kjemisk forbindelse. Hvis formelen inneholder bare ett atomsymbol, er stoffet et grunnstoff. Men hvis formelen inneholder to eller flere ulike atomsymboler, er stoffet en kjemisk forbindelse. Av formelen for vann, H2O, ser vi at det inngår både H og O. Vann er derfor en kjemisk forbindelse. I hvert vannmolekyl er det to hydrogenatomer og ett oksygenatom. Karbondioksid, CO2, er også en kjemisk forbindelse. Ved romtemperatur er karbondioksid en gass. Partiklene i gassen er CO2molekyler. Hvert molekyl består av ett karbonatom og to oksygenatomer. Se figuren til høyre. VannSiden bare ca. 100 Ammoniakkgass I dag kjenner vi mer enn 80 millioner rene stoffer. av dem Partiklene er er grunnstoffer, er de aller fleste stoffene i ogPartiklene omkring er oss kjemiske NH3-molekyler H2O-molekyler forbindelser.

Vann

Ammoniakkgass

H2O-molekyler

Partiklene er NH3-molekyler

Vann. Partiklene er H2O-molekyler Partiklene er

Figur 06.36 Karbondioksidgass

Karbondioksidgassgass. Partiklene er er Partiklene CO2-molekyler

CO2-molekyler

Vann og karbondioksidgass er kjemiske forbindelser.

Et rent stoff har én formel

Druesukker er en kjemisk forbindelse, og formelen er C6H12O6. Et rent stoff, som druesukker, har én formel. Selv om det altså er forskjellige atomtyper i den kjemiske formelen, er druesukker et rent stoff og ikke en blanding. Druesukker består av bare druesukkermolekyler, der hvert molekyl består06.36 av Figur seks karbonatomer, tolv hydrogenatomer og seks oksygenatomer. En blanding, som appelsinjus, har ikke én formel, men hvert av stoffene i blandingen har sin spesielle formel. Appelsinjus består av vann, sitronsyre, sukker og mange En viktig inndeling andre stoffer. av stoffer i kjemi. På disse to sidene har du lært noen viktige begreper som brukes ved klassifisering av stoffer. Et rent stoff Figuren til høyre gir en oversikt over begrepene og sammenhengen mellom dem. Et grunnstoff (jern, Fe)

1 Hva er forskjellen på grunnstoffer og kjemiske forbindelser? 2 Hvilke er det flest av, grunnstoffer eller kjemiske forbindelser? 3 Hva forteller indeksen i O2-molekylet? 4 Er druesukker med formelen C6H12O6 et rent stoff eller en blanding?

STOFF

En blanding (appelsinjus)

En kjemisk forbindelse (vann, H2O)

NØKKELORD

• Grunnstoff • Indeks • Kjemisk forbindelse • Rent stoff og blanding

K


90

Kapittel 3

Navn og formel HER SKAL DU LÆRE OM

• å gi navn på stoffer av to ikke-metaller • hverdagsnavn og systematisk navn på noen stoffer Ordet oksygen bruker vi om flere ting

a

oksygengass

et oksygenatom

b

Ordet oksygen kan brukes både om a og b. For å unngå misforståelser legger vi ofte til -gass og -atom.

et CO2-molekyl

Figur 06.29.5

et CO-molekyl

Figur 06.29.4

Ordet oksygen blir brukt både om oksygengass og om et oksygenatom. Men hvis vi ikke skiller mellom oksygengass og oksygenatom, kan vi komme til å misforstå mye i kjemien. Oksygengass er en livsviktig gass som er bygd opp av O2-molekyler. Men de oksygenatomene som er bundet i H2O-molekyler, går det ikke an å puste inn. For å unngå misforståelser gjør vi i denne boka tilføyelsen -atom når vi mener atomtypen. Vi sier derfor ikke at et H2O-molekyl inneholder oksygen, men at et H2O-molekyl inneholder et oksygenatom.

Stoffer får navn etter bestemte regler Både CO2 og CO er gasser ved romtemperatur, men ellers er det stor forskjell på egenskapene til de to stoffene. CO2 er den gassen vi puster ut, og den gassen som plantene trenger i fotosyntesen. Derimot er CO en giftig gass. Den dannes når noe som inneholder C-atomer, blir brent med for liten tilførsel av oksygengass. Det er derfor viktig at vi oppgir rett navn. Navnet for CO2 er karbondioksid (karbon-di-oks-id). 1 Vi nevner karbon først, for fremst i formelen står C for karbon. 2 Det finnes to oksygenatomer, og vi bruker det greske tallordet di for to. Dette tallordet settes foran forkortelsen oks for oksygen. 3 Alle stoffer med to ulike atomsymboler i den kjemiske formelen har endelsen -id i navnet. Vi bruker mon (1), di (2) og tri (3) for å oppgi hvor mange atomer det er av en atomtype, men aldri mon foran den første atomtypen i formelen. Navnet for CO blir da karbonmonoksid (karbon-mon-oksid). Prøv selv å gi navn til hver av formlene i tabellen øverst på neste side, og se om du kommer fram til det navnet som er oppgitt i tabellen. Nå har du blitt kjent med én av reglene for å navngi stoffer, og denne regelen gjelder når de to atomsymbolene i formelen er ikke-metaller. Bla tilbake til side 88 hvis du ikke husker akkurat hvilke grunnstoffer som hører med til ikke-metallene. Det er krevende og tar tid å lære et nytt språk, og slik er det også med kjemispråket. Nå har du et grunnlag for å lære mer senere.


Stoffers byggesteiner og modeller

91

Formler og navn på noen stoffer med to ulike atomsymboler i formelen Formel

Navn (med ekstra bindestreker mellom stavelsene)

SO2

svoveldioksid (svovel-di-oksid)

SO3

svoveltrioksid (svovel-tri-oksid)

NO

nitrogenmonoksid (nitrogen-mon-oksid)

NO2

nitrogendioksid (nitrogen-di-oksid)

N2O

dinitrogenmonoksid (di-nitrogen-mon-oksid)

H2O

dihydrogenmonoksid (di-hydrogen-mon-oksid)

Et stoff kan ha flere navn Navn som lages ut fra slike regler som du nettopp har sett, kaller vi systematiske navn. Fordelen med systematiske navn er at vi ut fra navnet kan skrive formelen og omvendt. Men for stoffet med formelen H2O bruker vi aldri det systematiske navnet dihydrogenmonoksid. Vi bruker alltid hverdagsnavnet, som er vann. Hverdagsnavn ble bestemt lenge før vi kjente formelen for stoffene. I tabellen nedenfor ser du andre eksempler på hverdagsnavn. Ulempen med slike navn er at de ikke hjelper oss når vi skal skrive formelen for stoffet.

Kullsyre er et gammelt navn for karbondioksidgass. Det gamle navnet brukes fortsatt når det gjelder leskedrikker.

Hverdagsnavn, formel og systematisk navn på noen stoffer Hverdagsnavn

Formel

Systematisk navn

Kullos

CO

karbonmonoksid

Kullsyre

CO2

karbondioksid (gass)

Tørris

CO2

karbondioksid (fast stoff)

Lystgass

N2O

dinitrogenmonoksid

Vann

H2O

dihydrogenmonoksid

Lystgass brukes ofte for å lindre smerte ved fødsler.

1 Hva heter CO og CO2, og hvorfor er det ekstra viktig at vi oppgir

NØKKELORD

2 Hva er endelsen i navnet på et stoff med to ulike atomsymboler

• Systematisk navn • Hverdagsnavn

riktig navn her? i formelen?

3 Hva er det systematiske navnet til H2O? 4 Hva er hverdagsnavnet til karbondioksid når det eksisterer som fast stoff?


92

Kapittel 3

Nanoteknologi i hverdagen HER SKAL DU LÆRE OM

• hva vi mener med med nanoteknologi og nanometer • eksempler på nanoprodukter Med nanoteknologi bygger vi superstoffer Nanoteknologi er et forskningsområde som er i sterk vekst. I nanoteknologi settes atomer og molekyler sammen på en slik måte at de danner materialer med nye og uventede egenskaper. Kanskje klarer vi å lage et superstoff som er hundre ganger sterkere og fire ganger lettere enn stål, og som kan brukes i framtidens romskip. Nano- i nanoteknologi står for noe som er veldig lite. Vi finner nano- igjen i nanometer, som er en passende målenhet for størrelsen på nanopartikler. Én nanometer er 0,000 000 001 meter og er omtrent det samme som radiusen til et atom. Det er umulig å forestille seg hvor lite 1 nanometer er, men kanskje dette hjelper litt: Hvis en tråd på 1 cm kunne deles opp i 10 millioner like biter, ville lengden av hver bit være 1 nanometer. Det er like lite som en negl vokser på ett sekund!

Nanoteknologien kan gi mindre og raskere datamaskiner De siste årene har databrikker blitt stadig mindre og raskere. Den viktigste byggesteinen i all elektronikk er transistoren, og snart er det én milliard transistorer på en databrikke! For å gjøre databrikkene enda mindre enn de er nå, trengs det helt nye metoder. Det er altså her nanoteknologien kommer inn. Det skal lages helt nye typer databrikker, med nye materialtyper og nye framstillingsmåter. Det er en kjempestor utfordring. Men hvis forskerne lykkes, vil datateknologien gå gjennom en voldsom endring. Det betyr igjen at PC-er blir mindre og raskere.

Her forskes det i bruk av nanoteknologi. Romdraktlignende klær skal hindre støv i å nå de svært følsomme apparatene i MiNa-laboratoriet ved Universitetet i Oslo. Støvkorn er digre som hus i forhold til de atomene og molekylene som forskerne er opptatt av.


Stoffers byggesteiner og modeller

93

Firmaet Nano-tex har blitt kjent for sine klær der de behandler stoffibrene slik at de får nye egenskaper. Søler du på tøyet, blir det rett og slett ikke tatt opp av stoffet. Søl i vei! Det er bare å tørke det vekk, og buksa er like ren.

Nanoteknologi gir nye produkter Forskerne gir spennende beskrivelser av framtidige nanoprodukter. Kanskje kan det lages bitte små instrumenter som strømmer rundt i blodet mens de slipper ut riktig mengde medisin på helt bestemte steder. Kanskje kommer klær med så god kamuflasje at du blir praktisk talt usynlig, eller skifter farge etter omgivelsene, nesten som en kameleon. De fleste nanoprodukter er fortsatt på forskningsstadiet, men mange produkter finnes allerede på markedet. Det finnes ski med nanosåler som gir bedre feste for skismøring og bedre gli enn andre ski. Det finnes tennisracketer, golfkøller og skistaver av nanomaterialer som gir ekstra styrke. Vi kan også kjøpe plaster, tannbørster og sokker med bakteriedrepende nanosølv.

I reklamen sies det: Busten inneholder nanopartikler av gull eller sølv. De forstyrrer, skader og dreper bakteriene. Børsten rengjør seg selv når den ikke brukes, og du er garantert en ren og bakteriefri børste ved hver tannpuss.

Nanomaterialer kan gi helse- og miljøskader Selv om vi har stor tro på nanoteknologien, blir det stilt spørsmål om hvor trygt det er med de nye produktene. Nanopartiklene er så små at de spres overalt, og de er funnet igjen i lunger og i cellekjerner. Foreløpig vet vi lite om hvilke skader det kan føre til. Bakteriedrepende sølvioner finnes allerede i mange produkter, men sølvionene vaskes lett ut og havner i naturen. Vi er redd for at de kan skade livsviktige bakterier og andre organismer i naturen. Det er stor usikkerhet rundt nanopartiklenes virkning på miljøet, og vi vet ikke hvor nanoteknologien vil føre oss. Nanosølv kan være dødelig for fisk selv ved lave konsentrasjoner.

1 Hvor mye er 1 nanometer? 2 Nevn en positiv følge av nanoteknologi. 3 Gi et eksempel på et metall som har bakteriedrepende metallioner. 4 Nevn en negativ følge av nanoteknologi.

NØKKELORD

• Nanoteknologi • Nanometer


94

Sammendrag Fast stoff, væske og gass (side 72–73) • Å klassifisere stoffer, betyr å sortere stoffer ut fra felles egenskaper. • Alle stoffer er bygd opp av partikler. I faste stoffer vibrerer hver partikkel om sin faste plass. I væsker sklir partiklene rundt hverandre. I gasser er det stor avstand mellom partiklene, og de beveger seg fritt og i rette linjer. Jo høyere temperatur, desto mer partikkelbevegelse.

Forandring av tilstand (side 74–75) • Et stoff smelter når det går fra fast stoff til væske ved oppvarming, og størkner (fryser for vann) ved avkjøling. Et stoff fordamper når det går fra væske til gass ved oppvarming, og kondenserer ved avkjøling. Det dannes ingen nye stoffer, og forandringene kalles fysiske forandringer. • Smeltepunktet for et stoff er den temperaturen der stoffet går fra fast stoff til væske. Kokepunktet for et stoff er den temperaturen der stoffet går fra væske til gass.

Partikkelmodellen (side 76–77) • Partikkelmodellen er en forenkling av virkeligheten. Når vi bruker denne modellen, tenker vi oss at alle stoffer er bygd opp av partikler. Mellom disse partiklene er det ingenting. Partiklene er alltid i bevegelse, og jo høyere temperaturen er, desto kraftigere bevegelse er det på partiklene i stoffet. • Når et stoff løser seg i vann blir det ikke borte, men partiklene beveger seg mellom vannmolekylene.

Alt sprer seg (side 78–79) • Diffusjon er naturlig spredning av partikler. • Diffusjon av partikler gjennom en halvgjennomtrengelig hinne, kalles osmose.

Tetthet og partikler (side 80–81) • Tettheten til et stoff kan oppgis i g/cm3, og tetthet =

masse (g) volum (cm3)

• Tettheten til et stoff avhenger av massen til partiklene og plasseringen til partiklene i stoffet. Tettheten til et stoff endrer seg med temperaturen. • Et stoff flyter i vann hvis det har lavere tetthet enn vannet.

Stoffet vann og partikkelmodellen (side 82–83) • Vann har to egenskaper som ikke stemmer med partikkelmodellen: 1) Is har lavere tetthet enn vann. 2) Vann har høyest tetthet ved +4 °C. • En modell er en forenkling av virkeligheten og kan derfor ikke brukes til å forklare alt.

Kommentarer:


Stoffers byggesteiner og modeller

95

Atomer og atommodeller (side 84–85) • Partikkelen i partikkelmodellen er et atom, et molekyl eller et ion. • Atomer er bygd opp av protoner (+), nøytroner og elektroner (–). • Molekyler består av to eller flere atomer. • Ioner er atomer som har avgitt eller mottatt elektroner.

Atomsymboler og kretsløp (side 86–87) • Grunnstoffenes periodesystem er en tabell som inneholder alle atomtypene. Hver atomtype har et bestemt antall protoner i atomkjernen. • Atomnummeret for et atom er lik antall protoner i kjernen. • Hver atomtype har et atomsymbol, som O for oksygen og Cu for kobber.

oksyge 47 %, (On )

silisium 28 %, (S i)

andre: m magne indre enn 1 % siu kalium m (Mg), 2% , (K), 2% natrium (Na), 3% kalsium (Ca), 4 % jern (Fe) ,5% alumin

ium (Al),

8%

• Atomene går i kretsløp i naturen og blir ikke borte i kjemiske reaksjoner. Et eksempel er karbonets kretsløp.

Grunnstoffer og kjemiske forbindelser (side 88–89) • Et grunnstoff er bygd opp av én type atomer. • Grunnstoffene inndeles i metaller og ikke-metaller. Metallene står til venstre i periodesystemet, mens ikke-metallene står til høyre. • For metallene bruker vi atomsymbolet som formel for grunnstoffet, som Fe for jern. For ikke-metallene, som ofte danner molekyler, bruker vi en indeks for å fortelle hvor mange atomer det er i molekylet. Formelen for oksygengass er O2, og indeksen er her 2. • En kjemisk forbindelse er et stoff som er bygd opp av to eller flere atomtyper. • Et stoff, altså et rent stoff, er enten et grunnstoff eller en kjemisk forbindelse og har en kjemisk formel.

Vann er Partiklene yler k H2O-mole

k Ammoniak Partiklene NH3-mole

• En blanding består av flere stoffer og har ikke en kjemisk formel.

Navn og formel (side 90–91) • Ut fra formelen på et stoff kan vi skrive et systematisk navn. CO2 heter karbondioksid. Noen stoffer har dessuten hverdagsnavn som ble gitt før en kjente oppbygningen til stoffene. Hverdagsnavnet til CO2 er kullsyre.

Nanoteknologi i hverdagen (side 92–93) • Nanoteknologi handler om å sette sammen atomer og molekyler til nye materialer med ønskede egenskaper. • Én nanometer er 0,000 000 001 meter og er en passende måleenhet for størrelsen på atomer og molekyler.

Figur


96

Oppgaver Fast stoff, væske og gass

Forandring av tilstand

3.1

3.5

Klassifiser stoffene som fast stoff, væske og gass ved romtemperatur, og skriv begrunnelser for valgene dine: e sukker a aluminium f olivenolje b sand g jern c eddik h oksygen d vanndamp

Skriv fullstendige setninger om hva som skjer med partiklene i et stoff når stoffet a smelter b kondenserer c fordamper d størkner

3.2

Se tabellen nedenfor, og oppgi hvilken tilstand hvert av stoffene har ved romtemperatur. Ta utgangspunkt i stoffets smeltepunkt og kokepunkt, og skriv begrunnelse for svarene.

Skriv ned hva som skjer med partiklene i et stoff når stoffet a smelter b fordamper Etter at du har gjort oppgaven, kan du diskutere med en annen i klassen.

3.3 Tegn av tabellen i arbeidsboka. Skriv opplysningene som er gitt nedenfor, inn i tabellen sammen med riktig tilstand. Tilstand

Opplysning

Fast stoff

3.6

Stoff

Smeltepunkt, °C

Kokepunkt, °C

0

100

Ammoniakk

−78

−33

Magnesium

650

1110

Metanol

−98

65

Klor

−101

−34

Butan

−138

−0,5

9

101

Vann

Maursyre

Væske Gass

Opplysninger: • mye tomrom mellom partiklene • partiklene beveger seg raskt i alle retninger • partiklene er regelmessig ordnet • partiklene ligger tett og uordnet • stoffet kan presses sammen

3.4 Bruk Internett og søkeordet «States of Matter» (engelsk uttrykk for «stoffers tilstand»). Finn fram til en animasjon som viser partiklenes bevegelse i fast stoff, væske og gass. Diskuter animasjonene i fellesskap i klassen. (Viktige engelske ord og uttrykk her: States of matter, gas, liquid, solid, particle, temperature.)

Kommentarer:

Partikkelmodellen

3.7 Diskuter med en annen i klassen og skriv deretter en partikkelforklaring om påstandene a–d. a Elektriske ledninger er lengre om sommeren enn om vinteren. b En oppblåsbar gummibåt blir hardere av å stå i solen enn i skyggen. c Parfymelukt kan kjennes på lang avstand. d På en svømmetur kan vi oppleve å få føttene i vann som er mye kaldere enn vannet i overflaten.

3.8 En skål inneholder 1000 g vann. Vi tilsetter 200 g sukker. Rør om til alt sukkeret har løst seg i vannet.


Stoffers byggesteiner og modeller

Hva veier nå innholdet i skålen? Velg ett av svaralternativene a–e og skriv en begrunnelse for valget ditt. a mindre enn 1000 g b 1000 g c mer enn 1000 g, men mindre enn 1200 g d 1200 g e mer enn 1200 g

3.9 Arne og Stine destillerer cola. Når de varmer opp colaen i kolben, fordamper vannet, og det ledes som vanndamp over i reagensglasset. Der kondenserer vanndampen til vann. De avslutter destillasjonen ved å slokke gassbrenneren. Da er reagensglasset til høyre fullt med vann. Se figuren nedenfor. Plutselig blir vannet sugd tilbake til colaen i kolben! Diskuter oppgavene a og b med en annen i klassen og skriv ned hva dere kommer fram til. a Hva er forklaringen på at vannet blir sugd tilbake til kolben? b Tilbakesuging av væske kaller vi «tilbakeslag». Hva ville du gjort for ikke å få tilbakeslag i en destillasjon?

97

Alt sprer seg

3.10 Skriv et kort sammendrag av sidene 78–79 slik at det gir svar på a–d. a Hva er diffusjon? b Gi et eksempel fra dagliglivet der du har nytte av at stoffer sprer seg ved diffusjon. c Hva er forskjellen på diffusjon og osmose? d Gi et eksempel fra dagliglivet der det skjer osmose.

Tetthet og partikler

3.11 Du finner de verdiene du trenger for tettheten til stoffene, på sidene 80–81. Regn ut der det trengs, og skriv ned svarene på a–f. a Hvor mange gram veier 3 cm3 kobber? b Hvor mange gram veier en terning av kobber der alle sidekantene er 2 cm? c Ville terningen i b veie mer eller mindre hvis den var lagd av sølv? Begrunn svaret. d Hva kan være grunnen til at mange foretrekker en sykkel med ramme av aluminium og ikke av jern? e Et stykke metall veier 92 g. Volumet av metallet er 34 cm3. Regn ut tettheten og finn ut hvilket metall dette kan være. f Hvordan vil du forklare at jern synker, mens olje flyter i vann?

3.12 Det fortelles at Arkimedes fikk i oppgave å finne ut om kongens krone virkelig var laget av rent gull, eller om gullsmeden hadde lurt kongen ved å blande sølv i kronen. Arkimedes veide kronen og fant at massen var 4410 g. Volumet av kronen fant han ved å senke den ned i et kar med vann for å se hvor mye vann som ble fortrengt (presset vekk). Volumet til kronen viste seg å være 250,0 cm3. Var denne kronen lagd av rent gull? Vis utregningen og skriv en begrunnelse for svaret ditt.


98

Kapittel 3

3.13

3.17

En gullbarre har samme volum som en kartong med 1 liter melk. (Repeter volumenheter i kapittel 2.) a Hva er volumet av en gullbarre målt i cm3? b Finn opplysningen om tettheten til gull på side 80. Hva er massen av en gullbarre målt i kg?

Tettheten til vann oppgis vanligvis som 1 g/cm3. Vannets tetthet endrer seg med temperaturen, og figuren viser nøyaktige verdier av vannets tetthet ved ulike temperaturer. Skriv svarene dine på a–c.

1,0000

tetthet g/cm3

Stoffet vann og partikkelmodellen 0,9998

3.14 Stoffet vann har to egenskaper som ikke stemmer med det vi skulle forvente ut fra partikkelmodellen. Skriv en forklaring på hvorfor a is flyter på vann b bunnvannet i en dyp innsjø kan være +4 °C året rundt

3.15 Tenk etter om påstandene a–f er sanne (S) eller usanne (U). Skriv begrunnelser for svarene dine før du sammenligner og diskuterer svarene med en annen i klassen. a Når vann fryser til is, minker volumet. b Vann har størst tetthet når temperaturen i vannet er +4 °C. c En vannpartikkel blir større når vannet blir varmere. d Vannpartiklene endrer seg ikke med temperaturen, det er bare bevegelsene som endrer seg. e Mellom vannpartiklene i vann er det ingenting. f Partiklene i varmt vann beveger seg mer enn partiklene i kaldt vann.

3.16 Bestem deg for hvilken av påstandene a–d som er sann (S) eller usann (U). Deretter kan du diskutere med en annen i klassen. Vann utvider seg når det varmes opp, fordi a hvert vannmolekyl blir litt større. b det dannes flere vannmolekyler. c vannmolekylene spalter seg. d hvert vannmolekyl blir villere.

Kommentarer:

0,9996 0 0

2

4

6 8 10 temperatur °C

a Bruk figuren til å argumentere for at dype innsjøer ikke så lett bunnfryser om vinteren. b Tettheten til is ved 0 °C er 0,916 748 g/cm3. Bruk denne verdien til å argumentere for at is flyter på vann. c Når vann fryser til is, øker volumet med 9 prosent. Hvor stort volum får 1,5 liter vann etter at det er frosset til is? Oppgi volumet i milliliter.

Atomer og atommodeller

3.18 Skriv svarene dine på a–d. a Hva er forskjellen på atomer og molekyler? b Hva kalles 1) de negative partiklene, 2) de positive partiklene og 3) de nøytrale partiklene i et atom? c Finn en likhet og én forskjell mellom protoner og nøytroner. d Forklar hvorfor atomer er elektrisk nøytrale.

3.19 Skriv av og fullfør teksten ved å sette inn disse ordene på riktig plass:

elektroner, ladning, atomer, negativ, nøytroner, positiv, protoner

Molekyler er bygd opp av to eller flere …. Atomer består av en kjerne som inneholder protoner og …. Rundt kjernen kretser det …. Et proton har én … ladning, mens et elektron har én … ladning. Et nøytron har ingen ladning. Et atom har alltid like mange … i kjernen som det er elektroner utenfor kjernen.


Stoffers byggesteiner og modeller

99

3.20

3.24

På figuren nedenfor ser du en modell av et oksygenatom. Husk at det bare er plass til to elektroner i det innerste skallet og åtte elektroner i det nest innerste skallet. Det innerste skallet fylles opp før det kommer elektroner i neste skall.

Se figuren av karbonets kretsløp på side 87. Skriv en forklaring av karbonets kretsløp i naturen. Kriterier: • 200–400 ord (bruk ordtelling i Word) • teksten skal være inndelt i tre deler: innledning, hoveddel, avslutning • naturfaglige forklaringer • kilder for informasjon som er hentet fra Internett

Tegn tilsvarende modeller for a et litiumatom b et karbonatom c et neonatom

– –

– –

8+ –

3.21 Skriv ned svarene dine. a Forklar forskjellen på et atom og et ion. b Hva må fjernes fra et atom for at det skal dannes et positivt ion? c Tegn en skallmodell av et litiumatom (Li), og et litiumion (Li+).

Atomsymboler og kretsløp

3.22 Bruk periodesystemet bak i boka og skriv svarene dine på a–i. a Hva heter grunnstoffet som har atomnummer 6? b Hva heter grunnstoffet har atomsymbolet Na? c Hva er atomnummeret til klor? d Hva er atomsymbolet for nitrogen? e Hvor mange protoner har et sølvatom i kjernen? f I hvilket grunnstoff har atomene åtte protoner i kjernen? g I hvilket grunnstoff har atomene bare ett elektron rundt kjernen? h Hva er atomsymbolet for gull? i Hvilket grunnstoff har atomer med ni elektroner rundt kjernen?

3.23 Hvor blir det av atomene i en vedkubbe når den råtner? Bestem deg for hvilket av svarene a–d som er riktig, og diskuter svaret med en annen i klassen. a Atomene blir borte. b Atomene råtner. c Atomene går i oppløsning og danner nye typer atomer. d Atomene forsvinner ikke, men finnes i andre stoffer etterpå.

Grunnstoffer og kjemiske forbindelser

3.25 Tenk etter om påstandene a–e er sanne (S) eller usanne (U). Skriv begrunnelser for svarene dine før du sammenligner og diskuterer svarene med en annen i klassen. a Et grunnstoff er bygd opp av bare én atomtype. b Vann, H2O, er et grunnstoff. c Alle rene metaller er grunnstoffer. d Grunnstoffer er alltid bygd opp av molekyler. e Det finnes tusenvis av grunnstoffer.

3.26 Her ser du formler for noen stoffer. Skriv ned hvilke av disse stoffene som er grunnstoffer, og hvilke som er kjemiske forbindelser. Begrunn valgene dine ved å skive en kort forklaring. a He d Cl2 b H2 e S8 c CO f H2O

3.27 Gå inn på nettsiden periodesystemet.no. Velg to grunnstoffer som du har hørt om tidligere. Det ene skal være et metall og det andre et ikke-metall. Lag en presentasjon av de to grunnstoffene, der du tar med et bilde og minst fem opplysninger om hvert grunnstoff.

3.28 Diskuter med en annen i klassen, og skriv ned begrunnelser for de svarene dere kommer fram til. a Hva er forskjellen på en kjemisk forbindelse og en blanding?

»»»


100

Kapittel 3

b Tegningene nedenfor viser partiklene i fire beholdere A–D. Hver kule på figuren forestiller et atom. I hvilke beholdere er det blandinger?

A

B

C

Nanoteknologi i hverdagen

3.33 Lag en presentasjon av noe du synes virker interessant innenfor emnet nanoteknologi. Bruk Internett og/eller andre kilder og presenter stoffet for resten av klassen. På nano.teknologiradet.no kan du finne mye spennende!

D

3.29

Blandede oppgaver

Hver kule i figuren forestiller et atom. Svar på 1 og 2, og skriv begrunnelser for svarene. Etter at du har gjort oppgaven, kan du diskutere svarene dine med en annen i klassen.

3.34 Prøv å trå på to ulike brusflasker av plast. Den ene flaska skal være helt full med vann, den andre med luft. Korkene skal være skrudd på. Kjenner du forskjell? Prøv å forklare observasjonene dine.

3.35 A

B

C

1 Hvilken boks inneholder a et grunnstoff som er bygd opp av molekyler? b en kjemisk forbindelse som er bygd opp av molekyler? c et grunnstoff som er bygd opp av atomer? 2 Inneholder noen av boksene en blanding? Begrunn svaret ditt.

Navn og formel

3.30 Skriv formlene for a svoveldioksid b svoveltrioksid c nitrogenmonoksid

d nitrogendioksid e dinitrogenmonoksid

c CO

3.32 Skriv hvilke atomer og hvor mange det finnes av hvert slag a i ett molekyl SO3 c i ett molekyl C2H5OH b i ett molekyl C6H12O6 d i ett molekyl H2SO4

Kommentarer:

3.36 Hvilke frukter kommer rosiner og svisker fra? Forklar sammenhengen om hvordan det er mulig.

3.37 Kan du tenke deg noe som ser tørrere ut enn et tørket maiskorn, såkalt popkorn? Men det er altså litt vann i hvert maiskorn. Kan du finne ut eller tenke deg hva som er grunnen til at disse maiskornene sprenges eller popper ut ved oppvarming?

3.38 Prøv å finne ut hvilke av atomene i grunnstoffenes periodesystem det er mest av på Jorda, og hvilket det er mest av på Sola.

3.31 Skriv hverdagsnavn på a H2O b CO2

Robert Brown oppdaget i 1827 noe veldig merkelig da han brukte et mikroskop for å studere pollenkorn som lå i vann. Det han oppdaget, kalles nå brownske bevegelser. Prøv å finne ut hva det er for noe.

3.39

Sorter i grunnstoffer, kjemiske forbindelser og blandinger: salt, sukker, sølv, luft, saft, blod, jus, melk, sitronsyre, nitrogengass og marmor Skriv begrunnelser for valgene dine.


Stoffers byggesteiner og modeller

101

Aktiviteter 1 Rollespill om faste stoffer, væsker og gasser Hensikten med forsøket: Hver av dere skal forestille en partikkel i et stoff. Dere skal bevege dere på samme måte som partiklene i et fast stoff, en væske og kanskje også en gass. Dette rollespillet gjør det lettere å forstå partikkelmodellen. Du trenger: mange elever (12 er et greit antall) Framgangsmåte: 1 Elevene som skal være med i rollespillet, stiller seg på en åpen plass i klasserommet. Still dere opp og beveg dere som partiklene i et fast stoff. 2 Vi tenker oss at vi varmer opp stoffet. a Vis med rollespill hvordan partiklene i stoffet endrer bevegelse når stoffet smelter og blir en væske. b Vis med rollespill hvordan partiklene i stoffet beveger seg når stoffet fordamper og går over til gass. Til ettertanke ······························································ a Hva er sammenhengen mellom temperaturen og bevegelsen til partiklene i et stoff? b Skjer det en endring med partiklene i et stoff når temperaturen stiger? c Hva er det mellom partiklene i et rent stoff som vann?

2 Klarer du å presse sammen luft? Hensikten med forsøket: Vi tenker oss at stoffer er bygd opp av partikler med tomrom mellom. Her skal du forsøke å presse sammen luft og deretter vann og se om det er forskjell på hvor lett det er å få partiklene til å ligge tettere sammen. Du trenger: plastsprøyte, vann

Framgangsmåte: 1 Dra stempelet i plastsprøyta helt ut, slik at den fylles med luft. Hold deretter en finger foran spissen på plastsprøyta og prøv å presse stempelet inn. 2 Trekk vann inn i sprøyta. Prøv tilsvarende å presse stempelet inn nå når det ikke er luft, men bare vann i sprøyta. Til ettertanke ······························································ a Kjente du forskjell da du prøvde å presse sammen luft og deretter vann? Begrunn forskjellen. b Lag en tegning av partiklene i sprøyta med luft før og etter sammenpressingen.

3 Hvordan kan du få en ballong til å blåse opp og bli sugd inn i glasskolben? Hensikten med forsøket: Bruk fantasi og fornuft når du planlegger dette forsøket. Oppdraget er at du skal kunne få en ballong til å blåse seg opp og deretter blir sugd inn i kolben, slik det er vist på tegningen. Du trenger: kolbe og ballong, selvvalgt utstyr Framgangsmåte: 1 Lag først en plan for hvordan du vil gjennomføre forsøket, og hva du trenger av utstyr. 2 Sørg for at læreren har godkjent planen før du går i gang med forsøket. Til ettertanke ······························································ a Skriv planen for forsøket. Begrunn valgene dine. b Fikk du noen overraskelser underveis som gjorde at du måtte gjøre noe annet enn det som var planen?

RISIKOVURDERING

Spesielle tiltak: Vurderes av lærer.


102

Kapittel 3

4 Detektivoppgave: Hvilke metaller er dette?

5 Tettheten til varmt og kaldt vann

Hensikten med forsøket: Her skal du finne tettheten av metallet i to ulike metallbiter og hvilket metall som er i hver av bitene.

Hensikten med forsøket: I dette forsøket skal du prøve å finne ut om det er varmt eller kaldt vann som har størst tetthet.

Du trenger: to biter av ulike metaller, tetthetsverdiene på side 80, 100 ml målsylinder (helst av plast), vann, vekt, kalkulator

Du trenger: 4 begerglass på 100 ml, 1 dråpeteller, varmt vann, kaldt vann, konditorfarge

Framgangsmåte: 1 Finn massen av hver metallbit ved å bruke vekta. 2 Bestem volumet av hver metallbit ved å se hvor mye vann som fortrenges (presses vekk) når du senker metallet ned i vann. 3 Regn ut tettheten for hvert av metallene. Sammenlign verdiene du fant, med tabellverdier på side 80. Oppgi hvilke metaller bitene kan være lagd av.

Framgangsmåte: 1 Lag en hypotese for hva som vil skje. I hvilket begerglass, A eller B, vil farget og ufarget vann blandes raskest, slik at du får farge på alt vannet? varmt vann

kaldt vann

kaldt vann farget

varmt vann farget A

B

d Fortell hva som kan være grunner til at tettheten du regnet ut, og tettheten som er oppgitt på side 80, ikke er helt like.

2 Test hypotesen ved å gjennomføre punktene 3–5. 3 Hell skikkelig varmt vann i et begerglass slik at det er halvfullt. Dette er begerglass A. Lag en blanding av kaldt vann og noen dråper med konditorfarge i et annet begerglass. Fyll så dråpetelleren med det fargede, kalde vannet. Tøm dråpetelleren langsomt ved bunnen av begerglass A. La begerglass A stå stille mens du fortsetter med punkt 4. 4 Hell kaldt vann i et begerglass slik at det er halvfullt. Dette er begerglass B. Lag en blanding av varmt vann og noen dråper med konditorfarge i et annet begerglass. Fyll så dråpetelleren med det fargede, varme vannet. Tøm dråpetelleren langsomt ved bunnen av begerglass B. 5 Studer de to begerglassene. Legg merke til hvor væskene blander seg raskest.

RISIKOVURDERING

Til ettertanke ·······························································

Vurdering av farer: Ingen

a Skriv hypotesen og gi en eller flere grunner til at du valgte denne hypotesen. b Fortell om observasjonene dine. Stemte hypotesen? c Er det varmt vann eller kaldt vann som har størst tetthet? Hvordan vil du forklare dette ut fra partiklenes bevegelse og plassering? d Hvorfor er bunnvannet i en innsjø om sommeren mye kaldere enn overflatevannet?

Til ettertanke ······························································· a Skriv hvordan du gjennomførte forsøket. b Skriv av og fyll ut tabellen. c Forklar hvorfor de to bitene kan være laget av de metallene du har oppgitt i tabellen. Metall 1

Metall 2

Masse (g) Volum (ml) Utregning av tetthet Jeg mener metallet er

RISIKOVURDERING

Vurdering av farer: Ingen

Kommentarer:


Stoffers byggesteiner og modeller

6 Flyter eller synker? Hensikten med forsøket: I dette forsøket skal du lære om forskjeller i flyteevne i havvann, vann fra Dødehavet og ferskvann. Havvann har et gjennomsnittlig saltinnhold på 3,5 prosent. Det betyr at én kilo havvann har 35 g oppløst salt (egentlig ulike salter) og resten vann. Dødehavets overflatevann har et saltinnhold på rundt 30 prosent. Ferskvann er i dette forsøket det samme som vann fra kranen, og har derfor et svært lavt saltinnhold. Du trenger: 3 syltetøyglass, –1 liter, vekt (gjerne kjøkkenvekt, en potetbit, en tomat, et egg, en bit av en saltpølse og/eller andre ting du vil teste, salt (vanlig salt) Framgangsmåte: Tillaging av vann med samme saltinnhold som i havvann: 1 Les opplysningene som er gitt under «hensikten med forsøket», og regn ut hvor mye salt du trenger for å lage 500 g «havvann». 2 Plasser et syltetøyglass på vekta og vei opp den saltmengden du regnet ut i punkt 1. Fyll på med vann til du har 500 g i syltetøyglasset. Sett på lokket og rist til saltet er helt oppløst. Merk glasset «Havvann». Tillaging av vann med samme saltinnhold som i Dødehavet: 3 Les opplysningene som er gitt under «hensikten med forsøket», og regn ut hvor mye koksalt du trenger for å lage 500 g av «vannet fra Dødehavet». 4 Plasser et syltetøyglass på vekta, og vei opp den saltmengden du regnet ut i punkt 3. Fyll på med vann til du har 500 g i syltetøyglasset. Sett på lokket og rist til saltet er helt oppløst. Merk glasset «Dødehavet». Ferskvann: 5 Fyll det siste syltetøyglasset med vann fra kranen. Merk glasset «Ferskvann». Test: 6 Diskuter og skriv en hypotese om hvilket eller hvilke begerglass en potetbit vil flyte i. Gjør det samme med de andre tingene dere vil teste. 7 Test hver hypotese og skriv observasjonene.

103

Til ettertanke ······························································ a Fortell hvordan du gikk fram for å lage «havvannet» og «vannet fra Dødehavet». b Lag en tabell der du skriver inn hva du trodde kom til å skje, og hva som skjedde da du gjennomførte forsøkene der du testet flyteevne. Stemte hypotesene?

RISIKOVURDERING

Vurdering av farer: Ingen

7 Lag din egen atommodell Hensikten med forsøket: Her skal du lage en fin modell av et atom. Du kan bruke papir, isopor eller andre materialer. Modellen kan vises til de andre i klassen og inngå i en utstilling om atomer. Du trenger: selvvalgt utstyr Framgangsmåte: 1 Velg deg et grunnstoff med atomnummer fra 1 til 10 i periodesystemet. Lag en modell av et atom for det grunnstoffet du valgte. Modellen skal vise riktig antall protoner og elektroner. 2 Lag modellen av atomet og sett grunnstoffets navn på modellen. Til ettertanke ······························································ Vis modellen til resten av klassen, og fortell litt om hva du har lagt vekt på å få fram i modellen.

RISIKOVURDERING

Vurdering av farer: Ingen


140

Kommentarer:


6 Fotosyntese og celleånding Vi mennesker trenger energi for å kunne løpe, danse, snakke, tenke og vokse. Alt som er levende, trenger energi. Denne energien får vi fra maten vi spiser. Du har kanskje lagt merke til at mens dyr og mennesker spiser mat, spiser ikke planter noen ting? Hvor får plantene energien de trenger fra? Plantene lager sin egen mat, nemlig druesukker. Til dette trenger de energien i sollyset, som kalles lysenergi. Det er utrolig at energien i en solstråle som reiser 150 millioner kilometer fra Sola, blir brukt til å lage druesukker her på Jorda. Hvordan går dette egentlig til, og hvordan omdanner dyr og planter maten til den energien de trenger for å leve?


142

Kapittel 6

Fotosyntesen HER SKAL DU LÆRE OM

• hvordan planteceller lager druesukker • hva druesukkeret blir brukt til Plantene bruker lysenergi til å lage druesukker Tenk deg en solstråle som reiser 150 millioner km fra Sola, gjennom verdensrommet til Jorda. Her treffer solstrålen bladene på en plante. Plantecellene i bladet bruker energien i sollyset til å lage «mat» til planten, nemlig druesukker. Dette kalles fotosyntese. Ordet «fotosyntese» kommer av de greske ordene «foto», som betyr lys, og «syntese», som betyr å sette sammen. Fotosyntese betyr derfor «å sette noe sammen ved hjelp av lys». I fotosyntesen bruker plantene lysenergi til å sette sammen karbondioksid og vann til druesukker. I tillegg til druesukker dannes det også oksygengass. Reaksjonsligningen for fotosyntese kan skrives slik:

Lysenergi

+ Vann H2O

Karbondioksid CO2

+ Druesukker C6H12O6

Oksygengass O2

Lysenergien fanges opp av klorofyllet i plantecellenes kloroplaster Fotosyntesen skjer i plantecellenes kloroplaster. Inni kloroplastene er det små flate blærer som inneholder det grønne fargestoffet klorofyll. Det er klorofyllet som fanger lysenergien. Alle de grønne delene av planten har kloroplaster, men det er mest i bladene. Det meste av fotosyntesen foregår derfor i bladene. På figuren side 143 ser du hvordan et grønt blad er bygd opp. Du har kanskje lagt merke til at bladene på løvtrærne er flate og tynne, og det er ikke tilfeldig. Den store overflaten gjør at klorofyllet i bladene kan fange mye lys. Bladene er også tynne, slik at lyset kan komme helt inn til plantecellene i midten av bladet.

Planten trenger vann til fotosyntesen Vannet som planten trenger til fotosyntesen, trekkes opp fra jorda gjennom røttene. Deretter fraktes vannet opp gjennom stengelen og ut i bladene.


Fotosyntese og celleånding

143

Bladenes hovedoppgave er å drive fotosyntese: KLOROPLASTER

PLANTECELLE

GJENNOMSKÅRET GRØNT BLAD Tett hud

Cellevegg Cellekjerne

Blærer med klorofyll

Kloroplaster Vakuole Mitokondrie Cellesaft Spalteåpning

Planteceller med kloroplaster

På undersiden av et blad finnes det mange små tynne rør. Disse rørene kaller vi bladnerver. Gjennom bladnervene fraktes det vann, druesukker og andre stoffer til og fra plantecellene i bladene.

Karbondioksid kommer inn i planten gjennom små åpninger i bladene Til fotosyntesen trenger plantene også karbondioksid. Karbondioksid er en gass som finnes i lufta. Så hvordan kommer karbondioksidet inn i planten? Hvis du tar på et blad, kan du kjenne at oversiden er annerledes enn undersiden. Mange planter har blader med tett voksaktig hud på oversiden som hindrer at planten tørker ut. Bladene har også små åpninger som kan åpne og lukke seg, og som kalles spalteåpninger. Spalteåpningene er plantens pustehull. Karbondioksid kommer inn i planten gjennom spalteåpningene i bladet. De fleste blomsterplantene har flere spalteåpninger på undersiden av bladet enn på oversiden. Figurene nedenfor viser en spalteåpning som er forstørret. A

Når spalteåpningene er åpne, slippes karbondioksid inn og oksygengass ut av bladet.

B

Når spalteåpningene er lukket, slippes ingen gasser inn eller ut.


144

Kapittel 6

I fotosyntesen lager plantene også oksygengass Når plantecellene lager druesukker, lager de samtidig oksygengass. Planten har ikke bruk for all oksygengassen selv, derfor slippes noe av oksygengassen ut gjennom spalteåpningene i bladene. Det er denne oksygengassen vi og andre dyr puster inn. Lysenergi

O2

Plantene trenger vann, karbondioksid og lysenergi for å drive fotosyntese. I fotosyntesen lager plantene druesukker og oksygengass.

CO2 H2O

Plantene bruker druesukkeret både som mat og byggemateriale Planten kan bruke druesukkeret som lages i fotosyntesen til både mat og byggemateriale, slik at planten kan vokse. Druesukkeret blir enten brukt av plantecellene i bladene eller fraktet andre steder i planten, for eksempel til røttene eller stengelen. Noe av druesukkeret brukes med en gang. Det som blir til overs, lagres som stivelse eller omdannes til cellulose eller fett. Dette har både dyr og vi mennesker god nytte av. For eksempel kan vi spise poteter og gulrøtter fordi disse plantene lagrer stivelse i røttene.

Grønnsakene vi handler på butikken kan være forskjellige deler av planter. Gulrot er en rot, aparges er en stengel og salat er blader.


Fotosyntese og celleånding

Noen eksempler på hva planten kan bruke druesukkeret fra fotosyntesen til:

Cellulose

Stivelse

Fett/Olje

Sukker

Hvorfor skifter blader farge om høsten? Hele sommeren skaffer bladene løvtreet druesukker gjennom fotosyntesen, ved hjelp av klorofyllet i plantecellene. Når høsten kommer blir dagene kortere og kaldere, og om vinteren finnes det ikke nok lys og vann til fotosyntese. Derfor må trærne hvile og leve på druesukkeret de har lagret i løpet av sommeren. Som du sikkert skjønner, er klorofyll et verdifullt stoff for plantene. Om høsten trekker derfor mange løvtrær klorofyllet ut av bladene før de faller av. Klorofyllet lagres andre steder i planten over vinteren, slik at det kan brukes på nytt når våren kommer. Et blad inneholder også mange flere fargestoffer enn grønt klorofyll, for eksempel gule eller oransje fargestoffer. Disse fargene har vært gjemt under det grønne klorofyllet hele sommeren, men nå blir de synlige.

1 Hva er fotosyntese? 2 Hvor i plantecellen skjer fotosyntesen? 3 Tegn en figur som viser hva som skjer i fotosyntesen. 4 Hvorfor lager plantene druesukker?

NØKKELORD

• Fotosyntese • Kloroplaster • Klorofyll • Spalteåpninger

145


146

Kapittel 6

Celleånding hos dyreceller HER SKAL DU LÆRE OM

• hvordan dyreceller skaffer seg energi • hva dyrecellene bruker denne energien til For å leve trenger vi blant annet energi og oksygengass Vi trenger energi for å kunne løpe, spille fotball, hoppe på trampoline, besøke venner og gå på skolen. Til og med når vi sover, trenger kroppen energi. Bildene til venstre viser noen eksempler på hva dyr trenger energi til. Kroppen trenger også oksygengass. Hvis vi ikke får puste, vil vi etter bare noen få minutter bli kvalt og dø på grunn av mangel på oksygengass. Vet du egentlig hvorfor vi trenger oksygengass?

Cellene i kroppen skaffer seg energi ved å forbrenne druesukker Dyr skaffer seg energi ved å forbrenne druesukker. Dette skjer i cellene og kalles celleånding. Celleånding er en forbrenningsreaksjon der druesukker og oksygengass omdannes til karbondioksid og vann og det avgis energi. Denne energien bruker cellene til å utføre arbeidsoppgavene i kroppen vår. Hvis ikke cellene får energi, dør de. I likhet med fotosyntesen skjer celleåndingen i mange trinn, men forenklet kan reaksjonsligningen for celleånding skrives slik:

+ Alt som lever trenger energi. Dyr trenger blant annet energi til å vokse, finne mat, holde seg varme, flykte, forsvare seg og formere seg.

Druesukker C6H12O6

+ Oksygengass O2

Vann H2O

+ Karbondioksid CO2

Energi

Celleåndingen skjer i mitokondriene Siden alle levende celler trenger energi hele tiden, foregår celleåndingen både dag og natt. Hver enkelt celle i kroppen må selv skaffe seg den energien cellen trenger. Mitokondriene er cellenes egne energiverk, og det er her celleåndingen foregår. Hvor mange mitokondrier en celle har, avhenger av hvilken oppgave cellen har i organismen. Muskelceller trenger for eksempel mye energi og har derfor mange mitokondrier.


Fotosyntese og celleånding

147

Celleåndingen skjer i mitokondriene. I celleåndingen blir druesukker og oksygengass omdannet til karbondioksid, vann og det avgis energi:

Dyrecelle

Muskelvev

Mitokondrie

Cellene våre får druesukkeret de trenger til celleåndingen, gjennom maten vi spiser Siden dyr og mennesker ikke har fotosyntese, må vi skaffe oss druesukker ved å spise planter eller andre dyr. I magesekken og tarmene våre brytes maten ned til blant annet druesukker som kan brukes i celleåndingen. Maten inneholder også byggematerialer og andre næringsstoffer som kroppen trenger.

Vi mennesker puster inn oksygengass som cellene trenger til celleåndingen Til celleåndingen trengs det oksygengass. Oksygengass finnes i lufta rundt oss, og oksygengass kommer inn i kroppen ved at vi puster luft inn i lungene. Luft inneholder mye mer enn oksygengass og karbondioksid. I tabellen nedenfor ser du hvilke gasser som finnes i luft. Lufta vi puster inn, innholder omtrent 21 % oksygengass og 0,03 % karbondioksid. Lufta vi puster ut, inneholder omtrent 16–17 % oksygengass og 4 % karbondioksid. Gass Oksygen Karbondioksid Nitrogen Andre

Luft pustet inn

Luft pustet ut

ca. 21 %

ca. 17 %

ca. 0,03 %

ca. 4 %

ca. 78 %

ca. 78 %

ca. 1 %

ca. 1 %

Dyr spiser mat for å skaffe druesukker til celleåndingen og byggematerialer til kroppen.


148

Kapittel 6

Blodet frakter druesukker og oksygengass rundt til cellene i kroppen Nå vet du hvordan vi skaffer oss druesukker og oksygengass til celleåndingen, men hvordan kommer dette fram til alle cellene i kroppen? Blodet er kroppens transportsystem. Blodet tar opp druesukker i tarmen og oksygengass i lungene og frakter det rundt til alle cellene i kroppen vår.

Blodet frakter karbondioksid bort fra cellene Når cellene forbrenner druesukker for å skaffe seg energi, dannes det samtidig karbondioksid. Karbondioksid er et avfallsstoff som cellene må kvitte seg med. Blodet frakter karbondioksidet bort fra cellene og tar det med seg tilbake til lungene.

O2

Pusting

CO2

Lunger

O2

CO2

Vi puster luft inn i lungene våre. Blodet tar med seg oksygengass i lungene og frakter den rundt til cellene i kroppen, for eksempel til muskelcellene. På vei tilbake til lungene tar blodet med seg karbondioksid som cellene har lagd under celleåndingen. Når vi puster ut, fjerner vi dette karbondioksidet fra kroppen.

Muskelceller

Når vi puster ut, fjerner vi karbondioksid fra kroppen «Ånding» betyr egentlig å puste. Celleånding er ikke det samme som å puste, men det henger sammen med hvorfor vi puster. Når du puster inn luft, sørger du for oksygengass som cellene dine trenger til celleåndingen. Når du puster ut luft, fjerner du karbondioksid som cellene dine har laget under celleåndingen. Prøv å puste på et speil eller et vindu. Kan du se hvilket annet stoff som lages i celleåndingen og fraktes ut av kroppen ved hjelp av pusten din?

Jo mer aktiv du er, desto mer celleånding foregår i cellene dine Du har kanskje merket at du blir andpusten, og at hjertet slår raskere når du for eksempel løper eller spiller fotball? Under fysisk aktivitet må musklene jobbe hardere, og du trenger ekstra energi. Da må celleåndingen i muskelcellene gå raskere.


Fotosyntese og celleånding

149

For å skaffe mitokondriene i muskelcellene nok oksygengass til den økte celleåndingen puster du dypere og raskere, og hjertet pumper blodet raskere rundt i kroppen. Mesteparten av den ekstra energien brukes til å trekke musklene sammen, mens resten fører til økt temperatur i kroppen. Det er derfor du blir varm og svett når du trener.

Musklene blir stive og vonde hvis ikke muskelcellene får nok oksygengass til celleåndingen Hvis du har anstrengt deg skikkelig hardt under trening, har du kanskje opplevd at det blir tungt å puste, og at beina blir stive. Det er fordi blodet ikke klarer å frakte nok oksygengass til celleåndingen i muskelcellene. Mitokondriene i muskelcellene må dermed forbrenne druesukkeret uten oksygengass, og det dannes melkesyre. Det er blant annet melkesyra som gjør at musklene dine kjennes stive og vonde.

Toppidrettsutøvere presser kroppen sin maksimalt. Mengden oksygengass kroppen klarer å forsyne cellene med, er avgjørende i idrett der utholdenhet og kondisjon er viktig, slik som ski, håndball eller fotball.

Hjernen trenger mye energi At du trenger mye energi når du trener hardt, er kanskje ikke så rart, men visste du at du også trenger ekstra energi når du skal tenke mye? For å huske og for å lære nye ting trenger hjernen vår mye energi. Hvis hjernecellene ikke får nok druesukker til celleåndingen, vil hjernen virke dårligere, og du tenker og reagerer saktere. Hjernen er den delen av kroppen som trenger mest energi, også når du sover!

Hold hjernen skjerpet: Hjernen er den delen av kroppen vår som trenger mest energi. Derfor kan det være lurt å spise mat før vi skal gjøre lekser eller ha en prøve.

1 Hva er celleånding? 2 Hvor i cellene skjer celleåndingen? 3 Hvorfor puster vi? 4 Forklar hvorfor du kan få stive muskler når du trener.

NØKKELORD

• Celleånding • Mitokondrier • Melkesyre


150

Kapittel 6

Celleånding hos planteceller HER SKAL DU LÆRE OM

• hvordan planteceller skaffer seg energi • hva planteceller bruker denne energien til • hvordan fotosyntese og celleånding virker sammen Planteceller har også celleånding Planter må også ha energi for å leve. Bildene til venstre viser noen eksempler på hva planter bruker denne energien til. Planteceller har derfor også celleånding, og på samme måte som hos dyreceller skjer dette ved forbrenning av druesukker. Når druesukkeret forbrennes, dannes det karbondioksid og vann og det avgis energi som plantecellene kan bruke. Reaksjonslikningen for celleånding i planteceller skrives derfor på samme måte som for dyreceller:

Planter trenger energi i form av mat for å vokse, reparere seg og formerer seg. Hva tror du disse to plantene bruker energi til?

+ Druesukker C6H12O6

+ Oksygengass O2

Vann H2O

+ Karbondioksid CO2

Energi

Celleåndingen hos planteceller skjer også i mitokondriene På samme måte som hos dyreceller foregår celleåndingen i plantecellenes mitokondrier. Planteceller som trenger mye energi, inneholder mange mitokondrier. Et eksempel på dette er rothårceller. Rothårene borer seg vei ned i jorda og suger opp vann og næringssalter (gjødselstoffer). Dette er arbeid som krever mye energi.

Planter skaffer seg energi ved å forbrenne druesukker fra fotosyntesen

rothår

Rothår er små utvekster på røttene som borer seg vei ned i jorda og suger opp vann og næringssalter (gjødselstoffer).

Fordi grønne planter har fotosyntese, lager plantene druesukkeret de trenger til celleåndingen selv. Om dagen, når det er lyst, bruker plantene noe av druesukkeret og oksygengassen som lages under fotosyntesen, til celleånding. Oksygengassen som blir til overs, slipper plantene ut gjennom spalteåpningene i bladet. Druesukkeret som blir til overs, lagres for eksempel som stivelse i rotknoller. Rotknoller som gulrot og potet er egentlig plantens reservelager av druesukker.

Celleåndingen fortsetter selv om fotosyntesen stopper opp I likhet med mennesker og dyr trenger plantene energi hele tiden, og celleåndingen foregår derfor både dag og natt. Når oksygengass som ble dannet i fotosyntesen er oppbrukt, kan mitokondriene bruke oksygen som kommer inn gjennom spalteåpningene i bladene. Karbondioksid og vann slippes ut av planten gjenneom spalteåpningene.


Fotosyntese og celleånding

Fotosyntese og celleånding er ikke motsatte reaksjoner Stoffene som lages i fotosyntesen (druesukker og oksygengass), er de stoffene som trengs i celleåndingen. Stoffene som lages i celleåndingen (karbondioksid og vann), er de stoffene som trengs i fotosyntesen. Hvis vi setter dem under hverandre, blir det enklere å se: lysenergi

Fotosyntese: vann + karbondioksid Celleånding: druesukker + oksygengass

druesukker + oksygengass vann + karbondioksid + energi

• I fotosyntesen lages det druesukker og oksygengass, mens det brukes druesukker og oksygengass i celleåndingen. • I celleåndingen lages det karbondioksid og vann, mens det brukes karbondioksid og vann i fotosyntesen. • I fotosyntesen trengs det energi, mens det avgis energi i celleåndingen. Figuren viser sammenhengen mellom fotosyntese og celleånding:

Lysenergi

Druesukker + Oksygengass O2 C6H12O6

Celleånding

Fotosyntese Kloroplast

Mitokondrie

Karbondioksid + Vann CO2 H2O

Energi som cellene kan bruke

Det er viktig å være klar over at selv om fotosyntese og celleånding er to reaksjoner som henger tett sammen, så er de ikke motsatte. Begge reaksjonene skjer i mange og kompliserte trinn, men disse trinnene er helt forskjellige fra hverandre.

1 Hvorfor har planteceller celleånding? 2 Hvordan skaffer planten druesukkeret den trenger til celleåndingen? 3 På hvilken tid av døgnet har planteceller celleånding? 4 På hvilken måte kan vi si at fotosyntese og celleånding henger tett sammen?

NØKKELORD

• Celleånding • Mitokondrier • Fotosyntese • Kloroplast

151


152

Sammendrag Fotosyntesen (side 142–145) • Alle levende organismer trenger energi. • Fotosyntese betyr å sette noe sammen ved hjelp av lys. • Planter bruker lysenergi til å lage druesukker. Dette kalles fotosyntese. • Reaksjonslikning for fotosyntese: vann + karbondioksid + lysenergi druesukker + oksygengass. • Det meste av fotosyntesen skjer i bladene. Det grønne fargestoffet klorofyll i plantecellenes kloroplaster fanger lysenergien. • Bladene har spalteåpninger som slipper karbondioksid og oksygengass inn og ut av planten. Spalteåpningene kan åpnes og lukkes etter behov. • Vannet som planten trenger til fotosyntesen, trekkes opp fra jorda gjennom røttene. • Vann, druesukker og andre stoffer fraktes til og fra plantecellene i bladene gjennom bladnervene. • Plantene bruker druesukkeret både til mat og til byggemateriale.

Celleånding hos dyreceller (side 146–149) • Både plante- og dyreceller får den energien de trenger ved å forbrenne druesukker. Dette kalles celleånding.

celle

Mitokondrie

• Når druesukkeret forbrennes, danner det seg vann, karbondioksid og energi som cellene kan bruke. Til forbrenningen trengs det oksygengass. • Reaksjonslikning for celleånding: druesukker + oksygengass > karbondioksid + vann + energi • Fordi cellene trenger energi hele tiden, forgår celleåndingen både dag og natt. • Celleåndingen foregår i cellenes mitokondrier. • Dyreceller bruker druesukker fra maten vi spiser, til celleåndingen. • Dyr og mennesker puster inn luft for at mitokondriene i cellene våre skal få oksygengass til celleåndingen. Når vi puster ut, kvitter kroppen seg med karbondioksid som mitokondriene lager i celleåndingen. • Når celleåndingen hos mennesker skjer uten oksygengass, blir det dannet melkesyre. Det er blant annet melkesyra som gjør at musklene kan kjennes stive og vonde etter trening.

Kommentarer:


Fotosyntese og celleånding

Celleånding hos planteceller (side 150–151) • Planteceller har også celleånding. Celleåndingen skjer i plantecellenes mitokondrier. • Reaksjonslikningen kan skrives på samme måte som celleånding i dyreceller: druesukker + oksygengass > karbondioksid + vann + energi • Druesukkeret som trengs til celleåndingen lager plantene selv ved hjelp av fotosyntese. • Til celleåndingen trengs det også oksygengass, og plantecellene kan bruke noe av oksygengassen som lages i fotosyntesen. Når denne er brukt opp, kan planten ta oksygengass inn gjennom spalteåpningene i bladene. • Karbondioksid og vann slippes ut av planten gjennom spalteåpningene. • Stoffene som dannes i fotosyntesen er de samme stoffene som trengs i celleåndingen, og omvendt. Men fotosyntese og celleånding er likevel ikke motsatte reaksjoner.

rothår

Druesukker + Oksygengass C6H12O6

Lysenergi

O2

Celleånding

Fotosyntese

Kloroplast

Mitokondrie

Karbondioksid + Vann CO2

Fotosyntese • Skjer i kloroplastene • Ved hjelp av lysenergi blir karbondioksid og vann omdannet til druesukker og oksygengass

H2O

Energi som cellene kan bruke

Celleånding • Skjer i mitokondriene • Når druesukkeret forbrennes ved hjelp av oksygengass, danner det seg karbondioksid og vann, og det avgis energi som cellene kan bruke.

153


154

Oppgaver Fotosyntesen

6.1 a Hva trenger plantene for å lage druesukker? b Skriv av setningene og sett dem sammen på rett måte: Fotosyntese betyr

i kloroplastene i plantecellene.

Fotosyntesen skjer

fra sollyset.

Plantene skaffer seg energi

er en gass som plantene lager i fotosyntesen.

Oksygen

å sette sammen noe ved hjelp av lys.

c I hvilken del av plantene (blad, stengel, røtter) har cellene flest kloroplaster? I hvilken del har de færrest? Begrunn svaret. d Hvilken oppgave har bladnervene og spalteåpningene i et blad? e De fleste planter har blader med spalteåpninger på undersiden av bladene. Diskuter med en annen elev hvorfor vannliljer har spalteåpningene på oversiden av bladet.

6.2 a Tegn av figuren og sett navn på de forskjellige delene som mangler.

6.4 Skriv en forklaring på hvordan fotosyntesen foregår. Disse ordene må være med i forklaringen din: vann, lysenergi, druesukker, oksygengass, karbondioksid, klorofyll, kloroplaster. Disse ordene bør være med i forklaringen din: bladene, røttene, plantecelle, bladnerve, mat, byggemateriale.

6.5 b Hvilken gass må plantene ha for å drive fotosyntese? c Hvilken gass lager plantene i fotosyntesen? d Skriv med dine egne ord hva som skjer i fotosyntesen. Ta utgangspunkt i tegningen ovenfor. e Kan plantene drive med fotosyntese når jorda er frosset? Begrunn svaret ditt. f Hvorfor er fotosyntesen viktig for oss mennesker?

Et tre blir plantet i en hage. Etter 15 år har treet vokst til et stort tre som veier 190 kg mer enn da det ble plantet. Hvor kommer den ekstra vekta fra? Begrunn svaret ditt.

+190 kg

6.3 a Hvorfor trenger ikke plantene flytte på seg for å finne mat, slik som vi mennesker må? b Hvorfor har ikke dyreceller fotosyntese?

Kommentarer:


Fotosyntese og celleånding

Celleånding hos dyreceller

6.6 a b c d

Hva trenger du energi til? Skriv ned fem eksempler. Hva kalles reaksjonen som skaffer oss energi? Hvilke stoffer lages i denne reaksjonen? Hvilke stoffer trenger vi for at cellene skal utføre denne reaksjonen? Hvor får vi disse stoffene fra?

6.7 Skriv en forklaring på hvordan celleånding i en dyrecelle foregår. Bruk disse ordene i forklaringen din: celleånding, mitokondrier, vann, karbondioksid, energi, oksygengass, mat.

6.8 Ta utgangspunkt i en person som veier 60 kg. I hvile bruker kroppen ca. 0,25 liter oksygengass per minutt, men under hard trening trenger kroppen ca. 0,04 liter per kilo per minutt. a Regn ut hvor mye mer oksygengass kroppen trenger per minutt når vi trener enn når vi hviler. b Hvorfor trenger kroppen mer oksygengass når du trener enn når du sitter i ro? c Ikke alle dyr har lunger slik som oss, men de må likevel skaffe seg oksygengass til celleåndingen. Bruk Internett til å finne ut hvordan fisk, frosk og meitemark puster.

155

d Uten oksygengass vil et menneske dø etter omtrent fem minutter. Ved ulykker eller sykdom kan vi redde liv ved å blåse luft inn i lungene til pasienten. Dette kalles munn-mot-munn-metoden. Diskuter med en annen elev i klassen hvorfor dette er mulig.

Celleånding hos planteceller

6.10 a Hva trenger planteceller energi til? b Hvor får plantene druesukkeret de trenger til celleåndingen fra?

6.11 Her skal du sammenligne celleånding og fotosyntese. Sett inn fotosyntese eller celleånding slik at setningene nedenfor blir riktige: Til … trengs det oksygengass og druesukker. Til … trengs det karbondioksid, vann og lysenergi. I … lages det druesukker. Dette druesukkeret kan brukes i … for å skaffe cellene energien de trenger. I … lages det oksygengass, mens i … brukes det oksygengass. I … lages det karbondioksid, mens i … brukes det karbondioksid. Reaksjonen som kalles …, kan skje i planteceller, men ikke i dyreceller.

6.9

6.12

Bruk tabellen på side 147, som viser hvilke gasser lufta inneholder, til å svare på spørsmålene a–d. a Hva er forskjellen på lufta vi puster inn og lufta vi puster ut? b Innholdet av oksygengass i luft pustet ut er forskjellig fra innholdet av oksygengass i luft pustet inn. Regn ut hvor mange prosent oksygengass som har forsvunnet. Forklar hva du mener har skjedd. c Innholdet av karbondioksid i luft pustet ut er også forskjellig fra innholdet av karbondioksid i luft pustet inn. Regn ut hvor mye karbondioksid som er kommet til. Forklar hva du mener har skjedd.

Hvilke påstander er riktige? A Plantene kan utføre fotosyntese selv om det er helt tomt for oksygengass. B Plantene skiller ut oksygengass bare når det er lyst. C Det er lurt å ha mange potteplanter på soverommet. D Livet på Jorda er drevet av sollys. E Siden cellene i de grønne plantene skaffer seg energi gjennom fotosyntesen, mangler de mitokondrier. F Fotosyntese og celleånding er de to viktigste reaksjonene på Jorda.


156

Kapittel 6

Blandede oppgaver

6.16

6.13

a Hvilke organismer har celleånding og/eller fotosyntese? Skriv av tabellen og kryss av.

Euperua er et tre som vokser i regnskogene i SørAmerika. På en solrik dag kan treet trekke til seg over 200 liter vann i timen. Regn ut: a Hvor mange liter vann kan treet trekke til seg i løpet av ni timer? b En stor brusflaske inneholder 1,5 liter væske. Hvor mange slike brusflasker må du drikke i løpet av en dag for å få i deg like mye væske som Euperuatreet? c Andre trær kan klare seg med lite vann. Vintereik kan klare seg med bare 10 liter vann per dag (ni timer). Hvor mange liter tilsvarer det i timen?

6.14 Samarbeid med en medelev. Velg hver deres oppgave av oppgavene 6.4 og 6.7. a Lag to spørsmål til forklaringene dere kommer med. b Les forklaringene for hverandre og still hverandre spørsmålene dere har laget. c Diskuter om dere bør endre forklaringene, eller om de var gode nok.

6.15 Skriv av og fullfør setningene nedenfor ved å bruke disse ordene (samme ord kan brukes flere ganger): karbondioksid, druesukker, oksygengass, vann, planteceller, dyreceller 1 Fotosyntesen foregår bare hos … og kan skrives slik: … + karbondioksid + lysenergi > druesukker + … 2 Celleånding foregår hos … og … Den kan skrives slik: … + oksygengass > … + vann + energi 3 Dyr og mennesker kan få disse to stoffene fra planter: … og … 4 Plantene kan få dette stoffet fra dyr og mennesker: …

Kommentarer:

Organisme

Fotosyntese Celleånding

Menneske Solsikke Bjørk Rådyr Sopp Mose Hoggorm

b Finn flere eksempler og fortsett tabellen. Be en medelev krysse av. Sjekk om svarene er riktige.

6.17 Koble riktig setning (A–F) til riktig ord (1–7):

A B C D E F

Grønt fargestoff i kloroplastene Gass som trengs i fotosyntesen Energi som trengs i fotosyntesen Gass som lages i fotosyntesen «Energiverk» i en plantecelle Stoff som forbrennes i mitokondriene

1 2 3 4 5 6

Druesukker Lysenergi Klorofyll Oksygengass Karbondioksid Mitokondrier

1


Fotosyntese og celleånding

157

Aktiviteter 1 Oksygengass i akvarieplanten Cabomba Hensikten med forsøket: Vi skal undersøke hva en plante trenger for å lage oksygengass i fotosyntesen, og hvordan lys og karbondioksid påvirker fotosyntesen i en plante.

6 Fest det store reagensglasset med planten og pipetten som vist på bildet.

Du trenger: Cabomba (grønn akvarieplante), stort begerglass til å ha planten i, stort reagensglass (eller tilsvarende), stativ med klemme, 1 ml plastpipette, Blue tac (lærertyggis), natron (natriumhydrogenkarbonat), halogenlampe eller annet kraftig lys Framgangsmåte: 1 Still opp lampen slik at den belyser planten. 2 Ta et stort reagensglass og hell i -1 ts natron. Fyll opp med lunkent vann. 3 Ta en stengel fra Cabomba-planten og sett den opp ned i reagensglasset. Klipp eller kutt av stengelen under vann, så det ikke danner seg en luftboble øverst i stengelen. 4 Fyll pipetten med vann. Snu den opp ned, slik at spissen peker oppover. Tørk av spissen og sett på en klump med Blue tac. Pass på at det blir tett. Snu så pipetten slik at den spisse enden med Blue tac peker nedover. Klipp av den runde delen på pipetten. Hvis noe av vannet renner ut, må du fylle på med vann på toppen slik at pipetten er helt fylt opp. 5 Den store åpningen til pipetten skal settes over Cabomba-stengelen mens pipetten fortsatt er fylt med vann (se bildet). Dette gjøres ved å holde en finger over den store åpningen mens pipetten snus opp ned og føres ned i det store reagens-glasset. Ikke fjern fingeren før pipetten er nede i vannet.

7 Det kommer oksygengass ut av stengelen i bobler. Vi kan måle hvor mye gass som dannes ved å se på målestrekene på plastpipetten – etter 10 minutter og etter 20 minutter. Til ettertanke ······························································ a Hva slags reaksjon er det som lager oksygengass i planten? b Hva tror du vil skje hvis vi tar vekk lyset? c Hva tror du ville skjedd hvis vi ikke hadde tilsatt natron?

RISIKOVURDERING

• Natron: Ingen faremerking. • Spesielle tiltak: Ingen • Avfallshåndtering: Rester fra forsøket helles i vasken.


158

Kapittel 6

2 Hvor er spalteåpningene plassert? Hensikten med forsøket: I dette forsøket skal vi finne ut hvor spalteåpningene er plassert på bladet. Ved å tette spalteåpningene med vaselin kan vi hindre at vannet fraktes ut. Du trenger: Et løvtre med store blader, fire små gjennomsiktige plastposer, vaselin, teip, vannfast tusj Framgangsmåte: 1 Finn et tre med forholdsvis store blader (selje, alm, hassel, lønn eller or). 2 Bladene skal ikke tas av, men henge på treet under hele forsøket. 3 Gni et blad inn med vaselin på oversiden. Tre en plastpose utenpå og teip fast slik at det verken kommer luft inn eller ut. Skriv «1» med vannfast tusj utenpå posen. 4 Gni et blad inn med vaselin på undersiden. Tre på pose og teip fast. Skriv «2» med vannfast tusj utenpå posen. 5 Gni et blad inn med vaselin på begge sider. Tre på pose og teip fast. Skriv «3» med vannfast tusj utenpå posen. 6 Tre en pose på et blad og teip godt fast uten å bruke vaselin. Skriv «4» med vannfast tusj utenpå posen. 7 Sett dere sammen og skriv ned hva dere tror vil skje. Prøv å forklare hvorfor dere tror dette. 8 La posene henge på treet én uke. 9 Neste uke ser dere om det har kommet dogg (kondens) i noen av posene. Noter hvilke poser det har kommet dogg i.

3 Hvilken gass lages i celleåndingen? Hensikten med forsøket: I dette forsøket skal vi vise at det blir dannet CO2 i celleåndingen, og at det blir brukt CO2 i fotosyntesen. Til dette skal vi bruke noe som kalles bromtymolblått (BTB). Når vi blander litt BTB i vann, blir vannet farget grønt. Vi kan ikke se CO2, men vi vet at når CO2 løser seg i vann med BTB, endrer fargen seg fra grønn til gul. Du trenger: Akvarieplante, sugerør, reagensglass og stativ, lyskilde, BTB-løsning Framgangsmåte: 1 Fyll et reagensglass med vann og tilsett noen dråper BTB-løsning, slik at du så vidt kan se grønnfargen.

2 Trekk pusten dypt inn og vent noen sekunder. Blås så i vannet med sugerøret til du ser at vannet skifter farge til gult.

Til ettertanke ······························································ Sett dere sammen og diskuter hva resultatene kan fortelle oss om hvor spalteåpningene er plassert.

Kommentarer:

3 Ha deretter en akvarieplante (eller en bit av den) oppi reagensglasset med gult vann, og dekk reagens-glasset øverst med for eksempel et stykke aluminiumsfolie. Hvis reagensglasset nå settes i sterkt lys, kan vi mot slutten av en dobbelttime se en forandring.


Fotosyntese og celleånding

Til ettertanke ······························································ a Kan vi være sikre på at en eventuell fargeendring skyldes fotosyntesen? b Kan det tenkes at forandringen ville skjedd uansett? b Tenk ut en måte å kontrollere dette på, og utfør forsøket.

RISIKOVURDERING

Vurdering av farer: • BTB-løsning: Ingen faremerking. • Spesielle tiltak: Ingen • Avfallshåndtering: Rester fra forsøket helles i vasken.

4 Frøspiring: karsefrø i lys eller mørke Hensikten med forsøket: Karsefrø er lett å få til å spire på bomull. Her skal du selv finne ut hvordan du kan teste ut om frø spirer best i lys eller i mørke. Du trenger: Karsefrø, skåler, bomull, vann Framgangsmåte: 1 Skriv ned om du tror karsefrø vil spire i lys, mørke eller begge deler. Begrunn svarene dine. 2 Lag en plan for hvordan dere kan lage et forsøk som tester ut dette ved hjelp av utstyret i lista overfor. 3 Gjennomfør forsøket som planlagt. Til ettertanke ······························································ a Tegn og beskriv det du ser. b Gikk det som forventet? Forklar hva som har skjedd. c Hvilken farge får planter som spirer uten lys? d Hva fungerte bra, og hva ville du gjort annerledes i dette forsøket?

159


Naturfag for ungdomstrinnet NYE EUREKA! GRUNNBOK har beholdt den ryddige strukturen som er kjent fra Eureka!-serien: Kapitlene er delt inn i oppslag som tar for seg ett tema over to eller fire sider. Hvert oppslag innledes med punkter som forteller hva elevene skal lære, og har fullstendige setninger som deloverskrifter. Disse gir i seg selv kunnskap om temaet, og følges opp med forklarende tekst. I tillegg inneholder oppslagene illustrerende bilder og figurer med forklarende tekst, samt nøkkelspørsmål og nøkkelord. Hvert kapittel i Nye Eureka! har et sammendrag. Oppgavene bak i kapitlene trener nøkkelord, fagstoff og grunnleggende ferdigheter. Varierte og inspirerende aktiviteter bidrar til faglig forståelse gjennom praktisk arbeid og trening i hovedemnet Forskerspiren. Språket i grunnboka er forenklet, og Nye Eureka! tilrettelegger for differensierte lesestrategier. LÆRERENS BOK følger grunnboka side for side og er en praktisk og oversiktlig ressurs for læreren. ARBEIDSHEFTET er helt nytt, og inneholder oppgaver som blant annet trener grunnleggende ferdigheter. SMARTBOK er en digital utgave av grunnboka der teksten er lest inn. Det er mulig å skrive notater, legge inn bokmerker, søke etter ord og forstørre deler av sidene og illustrasjoner. SMART TAVLE skaper nye og spennende muligheter for naturfagundervisningen. Læreren kan enkelt vise fram aktuelle sider i boka og samle klassens oppmerksomhet.

Nye Eureka! består av: Trykte læremidler • Nye Eureka! Grunnbok • Nye Eureka! Arbeidshefte • Nye Eureka! Lærerens bok

Digitale læremidler • Nye Eureka! Smart Tavle • Nye Eureka! Smart Bok • www.gyldendal.no/nyeeureka

14-100-101

NYE EUREKA!


Nye Eureka! 8 Grunnbok  

Grunnbok til naturfagverket Nye Eureka! 8. Naturfag for ungdomstrinnet. Gyldendal Undervisning

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you