Del 7. DU er jo NATUR! – Ønsk velkommen til naturfaget!

Naturen er mangfoldig og vi har bare gjort oss kjent med litt av den. Forskning pågår for fullt som vil avdekke stadig nye «hemmeligheter» på vår vakre planet. Vi skal bruke samme lærebok som vi brukte i ungdomsskolen og på videregående. Mange vil sikkert huske fra skoletidens naturfag, mens andre vil få nye aha-opplevelser. Lykke til!

Diffusjon - Osmose - Overflatehinna

 

Når vi har hardkokte egg i matpakka, vil det spre seg

en spesiell lukt i rommet når vi spiser.  Denne lukten minner sterkt om en annen lukt som vi helst ikke vil kjenne, i hvert fall ikke fra oss sjøl...!  Det er "luktmolekylene" som sprer seg utover mellom gassmolekylene i lufta.  Slik spredning av molekyler i gasser og væsker kaller vi diffusjon.

I Norge finnes det faktisk noen innsjøer der det fremdeles er saltvann på bunnen, det er rester av havet fra istiden.  Da gikk havet mye høyere enn i dag.  Noen molekyler i vannet kan komme seg langt av gårde i sin sikksakk ferd.  Så svømmer du med et lite risp som blør, ber du om hai-besøk.  Haien har en fabelaktig luktesans, så noen få blodmolekyler kan være nok til at den kommer etter deg!

Semipermeable membraner er naturlige eller syntetiske hinner med så fine porer at bare små molekyler går igjennom, mens de større molekylene trenger ikke gjennom menbranen

Osmose oppstår når to væskemengder med forskjellig konsentrasjon av oppløste stoffer befinner seg på hver sin side av ei halvgjennomtrengelig hinne.  Slike hinner har vi mange steder i kroppen vår, for eksempel i nyrene og i tarmen.  I cellene går vann inn eller ut av cellen avhengig av styrken i konsentrasjonen.  I planter tar rotceller opp vann fra jorda ved osmose.  Osmose er en type diffusjon, men gjelder løsemiddelet gjennom en membran, ikke de oppløste partiklene selv.

Osmotisk trykk er et mål på en løsnings tilbøyelighet til enten å avgi eller ta opp løsemiddel gjennom en membran der det er en annen løsning på den andre siden.  Vanligvis er vann løsemiddelet.  Det osmotiske trykket til en løsning betegnes med den greske bokstaven pi.

Hovedgrunnen til at vi salter fisk eller har sukker i syltetøyet, er at vi ønsker å bevare maten så lenge som mulig.  Vi kaller det å konservere maten.  Ved salting og sukring kan ikke bakterier og sopp leve, fordi de blir utsatt for sterk osmose.  De mister så mye vann at de dør. Også i steinalderen behersket de å konservere maten med ulike metoder som tørking, soling, salting og sukring (honning).

Ferskvannsfiskene er utstyrt med nyrer, kalt blodrand, som kan skille vannet ut av kroppen igjen.  Hvis de ikke hadde hatt nyrer, ville de ha svellet ut.  Fisker som laks, stingsild og ål behersker begge disse metodene og kan vandre fram og tilbake mellom elvene og havet.  Virveldyrene har ca. 1 % salt i kroppsvæskene enten de lever i saltvann eller på land.  Denne saltkonsentrasjonen må holdes konstant.

Hunnen er betydelig større enn hannen.  Arten er et rovdyrinsekt som kan bevege seg fort bortover vannflata, opptil 1,5 meter i sekundet.

Overflatehinna skyldes en større tiltrekningskraft mellom molekylene i overflaten av en væske enn nede i vannet.  Og det til glede for de insektene som kalles vannløperne, tegene.  Vi finner dem i stille tjern og langsomt flytende bekker og elver.  Vannløpernes føtter har en struktur som gjør at de kan stå og gå på vannet.  Føttene er dekket av store mengder små hår.  Disse ligger slik at de har et spesielt mønster som gjør at vannet ikke fester seg til dem, så de kan bevege seg fritt på vann-overflaten.  Blir disse smusset til, vil vannløperen drukne.  

Kort sagt: kohesjon + overflatespenning gir kuleform; et vannavstøtende underlag gjør at dråpene blir synlige perler i stedet for å flyte ut.

En vanndråpe som faller gjennom lufta, blir holdt sammen av overflatehinna.  Når dråpen havner på et avstøtende underlag, blir vannet liggende som ei perle.  Det er derfor vi impregnerer teltet.  Hvis teltet ikke blir impregnert vil vannet spre seg og trenge gjennom teltduken.  Og vi blir våte.  Bladet har en voksaktig overflate som gjør den vannavstøtende (hydrofob), og får vannet til å feste seg dårlig til bladet (svak kohesjon).  Det betyr at vannet i stedet holder seg sammen med seg selv.

Hvem klarer å lage de største boblene? - og hvor mange bobler klarer du å flette sammen?

Såpebobler får vi når vi lager såpevann, slik at overflatehinna blir mye svakere.  Ting som ellers flyter, kan synke når det er såpe i vannet.  Til gjengjeld blir hinna mer elastisk, slik at vi kan blåse såpebobler.  Ei såpeboble er så tynn at den består av nesten bare overflatehinne.  Derfor er den så lett at den sveve i lufta.

Alessandra Volta, italieneren som laget varig elektris strøm.  I 1800 bygde han voltasøylen, verdens første batteri: laget av sink og kobber med fuktig materiale imellom. Det ga en jevn strøm, ikke bare korte gnister som man hadde kjent fra statisk elektrisitet. Måleenheten volt er oppkalt etter ham.

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

I vårt neste kapittel, 04.10.2026, skal vi fortsette å ta for oss hvordan forskjellige blandinger oppfører seg når de blir påvirket av ulike stoffer og krefter.  Mange vil sikkert kjenne seg igjen både i naturfagrommet og i laboratoriet.

Adhesjon - Blandinger og løsninger

Del 6. DU er jo NATUR! – Ønsk velkommen til naturfaget!

Naturen er mangfoldig og vi har bare gjort oss kjent med litt av den. Forskning pågår for fullt som vil avdekke stadig nye «hemmeligheter» på vår vakre planet. Vi skal bruke samme lærebok som vi brukte i ungdomsskolen og på videregående. Mange vil sikkert huske fra skoletidens naturfag, mens andre vil få nye aha-opplevelser. Lykke til!

Elektronparbindinger - Metallbindinger - Syrer og baser

Elektronparbindinger (kovalente bindinger) er kjemiske bindinger der to atomer deler ett eller flere elektronpar.  De ytre elektronene (valenselektronene) trekkes mot kjernene i begge atomene. Ved å dele elektronpar får begge atomene ofte oktett, dvs. åtte elektroner i det andre og ytterste skallet.  

To eller flere atomer som er bundet sammen med elektronpar-bindinger, utgjør et molekyl. Karbon står i fjerde hovedgruppe og kan derfor danne fire elektronpar-bindinger. Under høyt trykk og høy temperatur danner det seg kjempemolekyler av karbonatomer med elektronpar-bindinger i alle retninger.  Fordi disse karbonbindingene er så sterke, kan kjempemolekylene bli til det hardeste stoffet vi kjenner, nemlig diamant.  Det er sju elektron skall rundt atomet, der elektronene fordeler seg innerst  med 2, 8, 18, elektroner osv. 

Elektronparbindinger kan tegnes på flere måter. Vi kan bruke en elektronprikkmodell og tegne hvert av elektronene som prikker, eller vi kan tegne par av elektroner som streker i en strukturformel. I en kule-pinnemodell er elektronparene "pinner" som gjør at atomene kan kobles sammen.

Metallbindinger går motsatt vei der metallatomene vil kvitte seg med sine elektroner i det ytterste skallet.  Resultatet er at det oppstår frie elektroner.  På denne måten kommer metallene til å bestå av positive ioner som er innleiret i en "sjø" av negativ ladning, liksom en blyhagl i en klump med kitt.

Kort sammenligning: Elektronparbinding: Atomer deler elektroner (typisk mellom ikke-metaller).  Ionebinding: Ett atom gir elektroner til et annet (metall + ikke-metall).  Metallbinding: Elektroner er delokalisert i en «elektronsjø».

Syrer og baser. Syre er stoff som kan avgi et proton, H⁺  -  en base er stoff som kan ta opp et proton.  Når en syre avgir H⁺, blir den til sin korresponderende base. Når en base tar opp H⁺, blir den til sin korresponderende syre.  Dette er Brønsted-Lowry modellen: Når HCL, hydrogenklorid, reagerer med vann får vi saltsyre.  Da går protonet HCL til H₂O.   Når NH₃ reagerer med vann, går protonet fra H₂O til NH_3, det som kalles ammoniakk.   

pH er et mål på hvor sur eller basisk en vannløsning er.  Skalaen går vanligvis fra 0 til 14: pH 7 er nøytral, dvs. rent vann.  pH under 7 er sur, f.eks. sitronsaft og magesyre.  pH over 7 er basisk, f.eks. såpe og bakepulver.  Navnet kommer fra "potens av hydrogen".  Det er en logaritmisk skale basert på konsentrasjonen av hydrogenioner H+ : jo flere H+ ioner, desto lavere pH, og desto surere løsning. Hver enhet på skalaen er en tidobling. pH 4 er ti ganger surere enn pH 5, og hunder ganger surere enn pH 6.

Noen eksempler: Magesyre 1-2 - Sitron 2 - Kaffe 5 - Melk 6,5 - Rent vann 7 - Såpevann 9-10 - Lut 13-14.  pH brukes blant annet i kjemi, biologi, matlaging, jordbruk og vannbehandling. 

Når vi blander sur og basisk, nøytraliserer vi.  Da slår H₃O⁺- ionene seg sammen med OH^- - ionene fra basen og blir til nøytrale vannmolekyler.  Resten av ionene fortsetter å sveve rundt i oppløsningen.  Hvis vi lar oppløsningen tørke inn, slår også disse ionene seg sammen og bygger opp saltkrystaller. Eksempel når HCL, saltsyre, blandes med natronlut, NaOH, får vi en nøytralisering: HCL + NaOH = NaCl + H₂O med rent vann som resultat.

Salt (Natriumklorid-NaCl).  Utvinning av salt har forekommet i mange tusen år, hovedsakelig ved bryting av steinsalt i gruvene, eller ved inndamping av sjøvann.  På 1500-tallet og fram til 1800-tallet var det mange saltkokerier i Norge.  En av de største saltproduksjonene foregikk ved Vallø som offisielt hadde navnet Det kongelige norske saltverk i Tønsberg kommune. Det viktige salte fikk mange hedersnavn, Saltnes, Saltvika, Saltøya, Salthelle, Saltholmen…

https://no.wikipedia.org/wiki/Saltutvinning

26. april 1986 eksploderte en av reaktorene i kjernekraftanlegget i Tsjernobyl i dagens Ukraina. Enorme mengder radioaktivt materiale ble sluppet ut, og vinden førte deler av utslippet til Vest-Europa. Norge var blant de landene som fikk mest nedfall.

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

I vårt neste kapittel, 27.09.2026, skal vi ta for oss hvordan væsker og gasser oppfører seg under ulike former for trykk og temperatur - kort sagt, det handler om deg og meg...

Diffusjon - Osmose - Overflatehinna

Del 5. DU er jo NATUR! – Ønsk velkommen til naturfaget!

 Naturen er mangfoldig og vi har bare gjort oss kjent med litt av den. Forskning pågår for fullt som vil avdekke stadig nye «hemmeligheter» på vår vakre planet. Vi skal bruke samme lærebok som vi brukte i ungdomsskolen og på videregående. Mange vil sikkert huske fra skoletidens naturfag, mens andre vil få nye aha-opplevelser. Lykke til.

Grunnstoffer - Periodisk system - Ionebinding

Grunnstoffene består av 118 atomer som ikke kan spaltes videre.  De er organisert etter stigende atomnummer som bestemmes av antallet positive protoner i kjernen.  Hvert grunnstoff har fått et navn, et nummer og et kjemisk tegn.  Det kjemiske tegnet bestemmes av en stor bokstav eller en stor og en liten, og er en forkortelse for det greske eller det latinske navnet.  Elektronene er negativt ladet og består av syv skall der det innerste har 2 elektroner, det andre har 8, det tredje har 18 elektroner, mens de neste følger på med elektroner så langt det er plass.

Vann, H₂O, består av dobbelt så mange hydrogenatomer 

som oksygenatomer. Ammoniakk, NH_3, består av tre ganger så mange hydrogenatomer som nitrogenatomer. De ulike forbindelsene har fått kjemiske formler som forteller hvilke grunnstoffer som er med, og hvilket forhold det er mellom mengdene av hvert grunnstoff. Karbondioksid er en klimagass som bidrar til økt temperatur på jorda, CO_2, som består av ett karbon og to oksygen atomer, med strukturformelen O === C === O

Ionene er elektrisk ladde atomer som har andre egen skaper enn de nøytrale atomene. Siden elektronet er negativt ladet vil et underskudd på elektroner føre til at atomet blir positivt, et Kation, mens et negativt ladd ion, Anion, oppstår når et atom har overskudd på elektroner.  Ioner med motstatte ladninger tiltrekker hverandre og  danner ionebindinger.  Det får vi med en kjemisk reaksjon mellom natrium og klor, der reakjsonen gir vanlig bordsalt, stoffer som hver for seg er giftige, Na + Cl = NaCl.

Ionebinding dannes når ioner med motsatt ladning tiltrekkes av hverandre. For eksempel: Når metallet natrium reagerer med ikke-metallet klor, gir natrium fra seg ett elektron og blir et positivt ion (Na⁺). Klor tar imot elektronet og blir et negativt ion (Cl⁻). Tiltrekningen mellom de positive og negative atom-ionene er det som utgjør selve ionebindigen, også kalt et ionegitter: Na⁺ + Cl^- = NaCl = natriumklorid - og vi får salt på bordet!

Nå skal vi gå motsatt vei, vi skal spalte molekylet ved hjelp av elektrolyse. Vi bruker det enkleste stoffet som illustrasjon vann, H₂O, som består av to deler hydrogen, positivt 2H+ , og ett stk. negativt oksygen, O-. Vi senker vannet ned i et kar med vann, kalt en elektrolytt, og setter likestrøm ned i karet. Da vil de positivt ladde ioner, H+ ioner, vandre mot den negative polen, Katoden - og oksygenet, O- , dras mot den positive polen Anoden.  

På ungdomsskolen laget vi knallgass med elektrolyse av vann, der vi antente hydrogenet som eksploderte med et smell til elevenes fornøyelse.  Men dagens hydrogenproduksjon foregår som dampreformering av naturgassen metan, CH_4.  Siden hydrogen er en gass som må produseres til kommersiell bruk, blir hydrogenet varmet opp til 700-1100 grader der dampen reagerer med metan som avgir karbonmonoksid og hydrogen: CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂.  Produksjonen av hydrogen krever mye energi, og blir derfor et ytterligere tilskudd til drivhuseffekten.

USA slapp to atombomber over Japan i 1945.  200.000 ble drept på sekundet, mens millioner fikk livet ødelagt av radioaktiv stråling

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

I vårt neste kapittel, 20.09.2026, skal vi ta for oss flere måter hvordan atomet inngår i oppbyggingen av jordas uendelig mange stoffer og livsformer.

Elektronparbindinger - Metallbindinger - Syrer og baser. 

Del 4. DU er jo NATUR! – Ønsk velkommen til naturfaget!

 

 Naturen er mangfoldig og vi har bare gjort oss kjent med litt av den. Forskning pågår for fullt som vil avdekke stadig nye «hemmeligheter» på vår vakre planet. Vi skal bruke samme lærebok som vi brukte i ungdomsskolen og på videregående. Mange vil sikkert huske fra skoletidens naturfag, mens andre vil få nye aha-opplevelser. Lykke til!

Demokrit - atomene - Bohrs atommodell

Demokrit sto ved Egeerhavet med en jordklump i handa og tenkte; hvor mye kan jeg bryte den ned, og hva skal jeg kalle de minste delene?

Med oldtidens Hellas kom teorien om atomer, lansert av den greske filosofen, Demokrit ca. 400 år f.Kr.  Atomteorien er en av de eldste naturvitenskapelige teoriene som finnes.  Mye av det som skjer rundt oss kan forklares ved hjelp av moderne atomteori.  Alle ting består av atomer, du selv er ingen unntak.  Siden 1700-tallet har atomteorien blitt utviklet og endret i stor grad.

Men Aristoteles tok feil, grunnstoffteorien ble fortrengt til fordel for atomteorien i løpet av 1700 tallet, takket være nye forskningsmetoder med ny og avansert teknologi.

Aristoteles (384 - 322) hadde en annen teori; "Alle ting er en blanding av fire grunnstoffer eller elementer: jord, luft, ild og vann".  Aristoteles ble etter hvert anerkjent som oldtidens fremste naturfilosof.  Grunnstoffteorien ble ganske enerådende i seinantikken og middelalderens Europa helt fram til 1750 tallet da den ble fortrengt av atomteorien med 23 kjente grunnstoffer.  I dag kjenner vi til 105 forskjellige grunnstoffer.

Lavoisier brukte nøyaktige vekter og gjorde målinger med mange reaksjoner, ikke bare mellom gasser.

Franskmannen Antoine Lavoisier (1743 - 1794) fant ut at summen av stoffmassene er like store før og etter en kjemisk reaksjon. At summen av stoffmassene var konstant kunne en best forklare med at stoffene var oppbygd av enkle byggeklosser som hektet seg sammen i faste mønstre, slik som atomene gjør. Det fant Lavoisier ut ved å veie stoffene før og etter den kjemiske reaksjonen.

Fru Justitia fremstiller en kvinne med et sverd og en skålvekt med bind for øynene.  Det symboliserer lov og rettferdighet, der bindet betyr at rettferdigheten er «blind» det vil si upartisk.

Den engelske fysikeren og kjemikeren John Dalton (1766-1844) fant ut at når gassene hydrogen og oksygen reagerte med hverandre, skjedde det alltid i volumforholdet 2:1.  Blandingen var eksplosiv, og når den ble antent smalt den med et skarpt smell, den vi kaller knallgass, og det til elevenes fornøyelse.  Det er laget mange atommodeller.  Men en modell som har vist seg være best egnet er den vi bruker i ungdomsskolen, den som heter Bohrs atommodell

 Bohrs atommodell er en solsystemmodell.  I sentrum av atomet finner vi kjernen bestående av positivt ladde protoner sammen med de nøytrale nøytroner.  Elektroner rundt kjernen med negative ladninger, kan ses på som kuleformede skall omtrent som mikroskopiske bordtennisballer.  Det er sju skall utenpå hverandre, og det er plass til et begrenset antall elektroner i hvert skall.  Det første og minste skallet har  plass til bare to elektroner.

Hydrogen med kjemisk symbol H og med atomnummer 1.  Hydrogen er det vanligste grunnstoffet i universet, med en andel på omtrent 75 prosent.

Karbon, atomnummer 6,  symbol C.  Karbon er selve livets byggeklosser som alle levende vesen består av.  Både DNA, protein, karbohydrat og fett er bygget opp av ulike karbonbindinger.

  

I det innerste skallet er det plass til to elektroner.  I det nest innerste og i det tredje skallet er det plass til åtte elektroner hver.  I det fjerde, femte, sjette og det sjuende skallet er forholdet mer kompliserte.  Jo nærmere kjernen et elektron befinner seg, desto lavere energi har det.  Når flere elektroner skal plassere seg rundt en atomkjerne, fyller de derfor opp de innerste skallene først så langt plassen rekker.

https://ndla.no/r/naturfag-sf/atomer/4af44ae17b

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

I vårt neste kapittel, 13.09.2026, skal vi ta for oss grunnstoffene, og se hvordan de er ordnet i et system sammen med de første atombindingene: Grunnstoffer -  Periodisk system - Ionebinding.