Meny Stäng

Organisk kemi

Organisk kemi handlar om allt från läkemedel, material och bränslen, till livet självt! Här går vi igenom vad organisk kemi är, och varför kol är så speciellt. Vi ger även vardagliga exempel på organiska ämnen.

Vad är organisk kemi?

Det korta svaret är att organisk kemi är kolets kemi! Organisk kemi är alltså den gren av kemin som handlar om kemiska ämnen som innehåller kolatomer, medan oorganisk kemi handlar om kemiska ämnen utan kolatomer.

(Ett fåtal ämnen räknas av traditionella skäl som oorganiska, trots att de innehåller kolatomer. Exempelvis diamant, grafit, koldioxid, kolmonoxid och kolsyra.)

Det här kan tyckas som ett konstigt och lite orättvist sätt att dela upp kemiämnet på. Varför ska just atomslaget kol få en helt egen gren av kemin dedikerad till sig? Kol är ju trots allt bara ett enda av de 118 atomslag som finns i det periodiska systemet!

Kol är en flexibel byggsten

Modell av en kolatom.För att förstå vad som gör kol så speciellt, behöver vi titta närmare på kolatomernas elektroner. Svaret ligger nämligen i att kol har fyra elektroner i sitt yttersta elektronskal (se figuren till höger). Det betyder att en kolatom kan sitta ihop med fyra andra atomer runt omkring sig. Man säger att kol har fyra stycken bindningar.

Detta innebär att kol kan sitta ihop med många andra atomslag på väldigt många sätt (man kan se det som att kol är en väldigt flexibel ”kemisk legobit”). Som jämförelse kan nämnas att väte enbart har en bindning, och att syre som bara har två bindningar.

På grund av den här flexibiliteten finns det väldigt många organiska ämnen. Av alla de miljontals kemiska föreningar som mänskligheten känner till och har lyckats framställa, så är en absolut majoritet just organiska.

Exempel på organiska föreningar

Ytterligare ett skäl till att organisk kemi är en så stor del av kemiämnet, är att organiska föreningar har en väldigt central roll i våra liv och i vårt samhälle.

Det kanske viktigaste exemplet på detta är att kol är basen för allt liv på jorden. Alla de proteiner, kolhydrater, fetter och andra biomolekyler som bygger upp levande organismer har just kolatomer som den grundläggande byggstenen (men även väte, syre, kväve och svavel är viktiga byggstenar). En förståelse för kolets kemi är därför helt avgörande för att förstå bakterier, växter, djur och våra egna kroppar.

Organisk kemi är också en viktig nyckel till läkemedlens kemi – både till att förstå hur de fungerar, och till att förstå hur de kan tillverkas på ett billigt och miljövänligt sätt. I stort sett alla läkemedel innehåller olika former av mer eller mindre komplicerade kolföreningar.

Nedan visas exempelvis en molekylmodell för ibuprofen, som är det aktiva ämnet i många smärtstillande och febernedsättande läkemedel. De svarta bollarna motsvarar kolatomer, de vita väteatomer och de röda syreatomer.

Molekylmodell för ibuprofen.

Organiska ämnen dyker även upp på andra ställen i vår vardag. Många material består av långa kedjeformade molekyler som innehåller just kolatomer. Att trä och olika former av tyger består av organiska ämnen är så klart ingen överraskning, eftersom det kommer från levande organismer – men även konstgjorda plastmaterial består av olika kolföreningar.

Här nedan visas en modell av (en liten bit av) de långa kedjor som bygger upp plasten polyeten, som bland annat används till förpackningar.

 

Ytterligare ett viktigt område där organiska föreningar förekommer är bränslen. Både fossila bränslen (t.ex. olja, bensin, naturgas och fotogen) och biobränslen (t.ex. ved, etanol och biogas) består huvudsakligen av energirika kolföreningar. 

Till höger visas en molekylmodell av metan, som är den huvudsakliga beståndsdelen i både naturgas och biogas. Det skulle kunna sägas vara en minsta av alla organiska molekyler: en enda kolatom omgiven av fyra väteatomer.

 

Övningar och aktiviteter

Här följer två övningsuppgifter samt två lite längre reflektions- och diskussionsuppgifter.

Uppgift: Räkna atomer!Svar

(a) Scrolla upp till modellen av ibuprofenmoleylen! Använd modellen för att avgöra hur många atomer en ibuprofenmolekyl totalt innehåller. Hur många av dessa är kolatomer?

(b) Ett annat vanligt smärtstillande och febernedsättande ämne är paracetamol. Leta upp en molekylmodell för paracetamol på internet (t.ex. på Wikipedia), och räkna efter hur många atomer molekylen totalt innehåller. Hur många av dessa som är kolatomer?

(a) En ibuprofenmolekyl innehåller 33 atomer, varav 13 är kolatomer.

(b) En paracetamolmolekyl innehåller 20 atomer, varav 8 är kolatomer.

Uppgift: FörbränningsreaktionSvar (a)Svar (b)Svar (c)

(a) Ange summaformeln för metan.

(b) När metan förbränns fullständigt så reagerar metanmolekylerna med syrgas (O2), och det bildas koldioxid (CO2) och vatten (H2O). Skriv en balanserad reaktionsformel.

(c) 1 gram metan innehåller ungefär 38 000 miljarder miljarder metanmolekyler (med andra ord: väldigt många molekyler!).

Använd reaktionsformeln från (b) för att räkna ut hur många syrgasmolekyler som minst behövs för att förbränna 1 gram metan.

Räkna även ut hur många koldioxidmolekyler som bildas.

CH4

Den obalanserade rekationsformeln är

\(\mathrm{CH_4+O_2\not\longrightarrow CO_2+H_2O\,.}\)

Kol: 1 till vänster, 1 till höger. Balanserat.
Syre: 2 till vänster, 2+1=3 till höger. Inte balanserat.
Väte: 4 till vänster, 2 till höger. Inte balanserat.

Genom att prova oss fram upptäcker vi att detta fungerar:

\(\mathrm{CH_4+2O_2\longrightarrow CO_2+2H_2O\,.}\)

Kol: 1 till vänster, 1 till höger. Balanserat.
Syre: 2·2=4 till vänster, 2+2=4 till höger. Balanserat.
Väte: 4 till vänster, 2·2=4 till höger. Balanserat.

Reaktionsformeln

\(\mathrm{CH_4+2O_2\longrightarrow CO_2+2H_2O\,.}\)

säger att vi behöver två syrgasmolekyler för varje metanmolekyl som reagerar.

Alltså blir antalet syrgasmolekyler som vi behöver

2·(38 000 miljarder miljarder)=76 000 miljarder miljarder.

Reaktionsformeln säger också att det bildas en koldioxidmolekyl för varje metanmolekyl som reagerar.

Alltså bildas det 38 000 miljarder miljarder koldioxidmolekyler.

Aktivitet: Smärtstillande kemi

Vilka smärtstillande/febernedsättande läkemedel har du erfarenhet av? Har du kanske något sådant läkemedel hemma i badrumsskåpet? Öppna i så fall förpackningen och titta på bipacksedeln (eller kolla upp läkemedlet i databasen FASS.se). 

(a) Vad är den aktiva substansen?

(b) Försök hitta en molekylmodell eller strukturformel för den aktiva substansen på internet (t.ex. på Wikipedia). Innehåller molekylerna några kolatomer? Är molekylen stor eller liten, enkel eller komplicerad?

(c) Vad finns det för annan information på bipacksedeln?

(d) Kolla upp: Hur länge i historien har det funnits febernedsättande och smärtstillande läkemedel? Hur hanterade människor feber och smärta innan moderna läkemedel fanns tillgängliga?

Aktivitet: Plast i vardagen

Sök själv information för att besvara nedanstående frågor:

(a) Vilka andra plaster än polyeten finns det? Vad används de till? Hur ser deras molekyler ut? Innehåller molekylerna några kolatomer? Vilka andra atomslag än kol innehåller de?

(b) Många plastförpackningar har en liten triangel på botten med en siffra i sig. Vad står den siffran för? Ibland finns det även ett glas och en gaffel. Vad betyder det? Vänd på några plastförpackningar du har hemma, och kolla vilka symboler de är märkta med.

(c) Varför är det viktigt att återvinna plast? Vilka problem orsakar plast om det kommer ut i naturen? Vad kan vi i samhället göra för att öka andelen plast som återvinns?

(d) Fundera igenom hur en vanlig dag i ditt liv ser ut, och hur många gånger under dagen du på ett eller annat sätt använder föremål tillverkade av plast. Hur skulle din vardag se ut utan plast?

Fortsättning

För att bringa någon slags ordning bland alla organiska ämnen delar kemister in dem i olika grupper. I artiklarna till vänster kan du läsa om några av de enklaste och vanligaste grupperna, och vilka egenskaper de har!