Historia (Sweden)

Den fenomenala kolkemin

Vi tittar på hur det här mångsidiga underverks­grundämnet kan bilda över nio miljoner olika kemiska bindningar.

- Av Laura Mears

Kol är så användbart och så viktigt att Royal Society of Chemistry kallar det ”kungen av grundämnen”. Det finns överallt och vi använder det till allt möjligt.

Kol finns på plats nummer sex i det periodiska systemet. Det har sex protoner, sex neutroner och sex elektroner. Två av dem fyller ett elektronsk­al alldeles vid kärnan, medan de fyra andra finns i ett halvtomt skal som ligger utanpå. De här yttre elektroner­na, som kallas valenselek­troner, är nyckeln till kolets fantastisk­a egenskaper.

Det är elektroner­na i en atoms yttre skal som knyter kemiska bindningar. Hur många bindningar beror på hur mycket plats som finns i skalet, och det fina med kol är att det finns plats för fyra där. Det betyder att det utgör en fyrvägskop­pling som knyter ihop olika atomer. Det kan bygga raka kedjor, kedjor med förgrening­ar och kedjor där ändarna kopplas ihop och bildar en ring. Och det länkar inte bara ihop sig med sig själv. Kanterna på kolkedjor kan sluta i små kväveatome­r och bli oljehala. Eller så kan de länka ihop sig med andra grupper av grundämnen med sina egna kemiska egenskaper, något vi kallar funktionsg­rupper.

Kol fungerar som en stomme för grundämnen och det skapar molekyler med olika former, storlekar och kemiska egenskaper.

En annan viktig sida hos kol är att det bildar bindningar som är starka, men inte obrytbara. Kolbaserad­e molekyler är tillräckli­gt stabila för att inte falla ifrån

varandra, men utsätts de för tillräckli­gt mycket energi kan de ombildas till något annat. Därför är kol den perfekta ryggraden för livets molekyler. Fett, kolhydrate­r, proteiner och nukleinsyr­a (DNA och RNA) är uppbyggt runt kol.

Det finns hundra biljarder ton kol på jorden idag, och alltsamman­s har existerat längre än solsysteme­t. Vår sol är barnbarn till de allra första stjärnorna i universum. Den föddes för ungefär 4,6 miljarder år sedan i ett moln av damm och gas från en supernovae­xplosion. Dammet och gasen innehöll varenda kolatom som nu finns på vårt klot, och mycket mer än så.

Kol reagerar med syre och bildar koldioxid som fångar infraröd strålning. För mycket kol kan ge upphov till en ohejdad växthuseff­ekt som gör planeten obeboelig. Se bara på Venus – där är det 462 grader på ytan!

Som tur var blev inte jorden ett växthus, den blev en inkubator för kolbaserat liv. Och på ett underligt sätt har livet och jorden samarbetat för att hålla planeten så sedan dess. Kol är jordens termostat.

Jorden har ett långsamt kolkretslo­pp med 100 miljoner års omloppstid. Koldioxid i atmosfären reagerar med vatten och bildar kolsyra, som tär på bergartern­a. Det frigör kalcium som har legat fångat där. Skalbildan­de organismer i jordens hav binder kalciumet med kolhaltiga joner och bildar kalciumkar­bonat. När de dör och sjunker till botten blir lämningarn­a till kalkberg, och på så sätt binds kol under jorden. Långsamt återgår sedan det kolet till atmosfären när jordskorpa­n förskjuts och skälver. Vulkanakti­vitet smälter berg och frigör mellan 130 och 380 miljoner ton kol i atmosfären varje år.

Vid sidan av det långsamma kretsloppe­t pågår ett långsamt kolkretslo­pp som styrs av växter. De tar upp koldioxid och använder energi från solljuset för att fånga kol i organiska molekyler. De molekylern­a går sedan igenom näringsked­jan där de blir till bladverk och kött, innan de släpps ut i luften igen som koldioxid. Kol har varit så fundamenta­lt för livet på jorden att ämnets existens nu för evigt är

”Kol utgör en fyrvägskop­pling som knyter samman olika atomer.”

förbundet med levande väsen. Runt 80 procent av jordens bergsbundn­a kol är kalkberg som härstammar från skal och skelett från havsdjur. Merparten av det övriga existerar i fossila drivmedel som kol, olja och gas bildade av komprimera­de lämningar av växter och djur.

Kolets historia är inpräglat i planetens sammansätt­ning, men den historien är inte över ännu. Idag släpper vi ut ungefär 100 gånger mer koldioxid i atmosfären än vulkanerna, och det stör jordens termostat. Koldioxidn­ivån låg på 280 miljondela­r för 150 år sedan, och nu ligger den på 412 miljondela­r.

Det här fantastisk­a grundämnet har gjort jorden till det den är idag. Nu arbetas det snabbt för att hitta nya sätt att samarbeta med kolet så att framtiden kan säkras.

 ?? ??
 ?? ??
 ?? ??
 ?? ?? Mänsklig verksamhet släpper ut 100 gånger mer kol i atmosfären än vulkaner.
Mänsklig verksamhet släpper ut 100 gånger mer kol i atmosfären än vulkaner.
 ?? ??
 ?? ??
 ?? ?? Det här flygfotot visar en kolgruva i drift.
Det här flygfotot visar en kolgruva i drift.
 ?? ??
 ?? ?? Vid radiokolda­tering används nedbrytnin­gen av kol-14 till att beräkna åldern på organiska material.
Vid radiokolda­tering används nedbrytnin­gen av kol-14 till att beräkna åldern på organiska material.
 ?? ??
 ?? ?? Vulkaner förvandlar sten till koldioxid och slutför kolets kretslopp.
Vulkaner förvandlar sten till koldioxid och slutför kolets kretslopp.
 ?? ??

Newspapers in English

Newspapers from Sweden