Grundämnen

GRUNDÄMNEN

Under ett grupparbete har elever på Komvux valt ett 25-tal grundämnen och sökt efter fakta om dem.

ALUMINIUM – Al

Av alla metaller i jordskorpan finns det mest aluminium. Den ingår i bergarter och i all lerjord. Av den fasta jordskorpans massa är mer än 7,5% aluminium.

Aluminium framställs ur mineralet bauxit, som ingår i vissa leravlagringar. Bauxit bryts direkt i dagbrott med grävskopor. Namnet Bauxit härstammar från den franska orten Les Baux där den först påträffades.

Bauxiten renas och befrias från vatten. Den smälts därefter och elektrolyseras i flatbottnande ugnar. Aluminiummetallen reduceras ut i smält form och tappas av i gjutformar av järn.

Aluminium är en silvervit, mjuk och lätt metall. Den är mycket motståndskraftig mot vatten och luft. Detta beror på att en tunn oxidhinna bildas på ytan genom inverkan av luftens syre. Denna hinna är så tät att den effektivt skyddar metallen under. Metallen har väldigt låg densitet.

Det aluminium som vi förbrukar tar väldigt lång tid för naturen att bryta ned. Under tiden hinner aluminiumet ställa till stor skada i vattendrag och för växt- och djurlivet. Aluminiumet är även kopplad som en faktor som påverkar mänskliga demenssjukdomar.

Aluminium är i naturligt tillstånd bundet i organiska ämnen men i lösning, som aluminiumsulfat, är det giftigt. Aluminium förstör de fina rotspetsarna och hindrar växten att kontrollera sin vattenupptagning. Det hämmar även tillväxten och immunförsvaret så att växten kan angripas av skadliga bakterier, virus och svampar. Jordbakterier som bryter ned organiskt material förstörs och den naturliga processen förhindras.

Försurningen drabbar sjöar i Skandinavien.
Följande sker vid nedfall av försurande ämnen:

Minskning av sjöns biomassa, ex. växtplankton.
Sjön blir klarare.
Fotosyntes på djupare bottnar.
Vitmossa, försurningsindikator breder ut sig.
Påväxtalger ökar.
Insekter ökar i antal, fisk börjar försvinna.
Aluminium frigörs och det skadar bl.a. trädens rothår.

Aluminium påverkar fiskarnas gälar genom att hämma syreupptagningen och saltutbytet. Det blir slembeläggning på fiskarnas gälar, salthalten sjunker och proteiner förstörs. Till slut dör fisken.

ARSENIK – As

Det här halvmetalliska grundämnet är ett farligt gift, ryktbart som använt av lönnmördare och då avses den vita arseniken, arseniktrioxid (As203). Det räcker med 0,1 gram arsenik för att döda en människa. Andra användningsområden är insektsmedel, avfärgning av glasmassa, träimpregnering, inom lasertekniken och i lysdioder.

Läkare använder arsenikföreningar för att bota vissa tropiska sjukdomar, och förr var det ett vanligt läkemedel inom flera områden. Historiskt viktigt är ett läkemedel med arsenik som var det törsta som dödade syfilisbakterier.

Arsenik har atomnummer 33 och atommassan 74,92. Densiteten är 5,73 g/cm3 och kokpunkten 613 C (sublimerar). I naturen förekommer arsenik bl a som arsenikkis (FeAsS), lönningit (FeAs2), realgar (As2SL) och auripigment(As2S3).

Flera av dessa, särskilt arsenikkis förekommer i koppar och blymalm, och är en biprodukt vid framställning av dessa metaller. Bolidenfålten är en av de rikaste fyndplatserna i världen av arsenik. Metallisk arsenik används som härdande tillsats i bly och kopparlegeringar.

Arsenik är kristalliskt och mycket sprött. Det är silverfärgat när man skär i det och vid kontakt med luft ändras färgen till gul och sedan till svart. En vitlöksliknande lukt uppstår vid eldning. Arsenik är olösligt i vatten, syror och alkohol men reagerar lätt med syre, halogener och svavel.

BOR – B

Bor är ett icke-metalliskt grundämne. Atomnummer 5, atommassa 10,81, densitet för bor är c:a 2,35 g/cm3. Smältpunkt för bor är 2 300°C. När bor förekommer i naturen är det alltid bundet till syre, t.ex. i borsyra och i mineralen borax, kernit och turmalin. Kernit förekommer i stora mängder i Kalifornien och USA är världens största borproducent. I sina föreningar är bor trevärt. Det är ett livsnödvändigt ämne för många växter, och borbrist kan orsaka olika sjukdomar. Det kan förebyggas genom att man använder borhaltig gödsel eller borax. På grund av att borisotopen 10B har mycket stor förmåga att absorbera neutroner använder man bor som styrelement i kärnreaktorer och som skydd för neutronstrålning.

BLY – Pb

Pb, har atomnummer 82 och är ett metalliskt grundämne. Det räknas till tungmetallerna, eftersom det väger mer än fem gram per kubikcentimeter.

Elektronskalen ser ut så här: 2, 8, 18, 32, 18, 4.
Atommassa: 207,19. Smältpunkt 327°.
Densitet: 11,3 g/cm3.
På grund av sin stora täthet används bly som skydd mot radioaktiv strålning.

Bly är den mjukaste av de vanliga s. k. tunga metallerna. Det är glänsande blågrått men ändras snabbt med en matt oxidhinnna.

Blyföreningar: Blyoxid, ett gult ämne som används i blyglas (kristallglas).
Blymönja, ett rött pulver används som grundfärg påjämföremål, båtar mm.
Blydioxid, ett chokladbrunt ämne, som bl a bildar det aktiva skiktet på blyackumulatoms positiva pol.
Blyvitt, är ett viktigt pigment, som förr användas i målarfärg.
Blybensin är motorbränsle med tillsats av tetrametylbly eller tetraetylbly för att förhindra knackning.

Kronisk blyförgiftning har främst varit en yrkessjukdom hos personer som handskats med föremål innehållande bly och blysalter. Symtom är kolik, förstoppning, anemi och förlamningar. Behandlas genom sanering av miljön, eller arbetsbyte. Ny teknik förändrar många arbeten och kontakten med bly torde minska hela tiden. Beträffande de blyföreningar som finns i bensin och som sprids i luften via avgaser finns blyfri bensin sedan tio år tillbaka.

FLUOR – F

Fluor är den vanligaste halogenen, halogener har lång halveringstid. Fria halogener är mycket reaktionsbenägna och förekommer därför inte i naturen, i detta tillstånd

Fluor kan i fri form och vid måttlig temperatur uppträda i alla aggregationstillstånd då huvusakligen som tvåatomiga molekyler.

Fluor bildar lätt föreningar med alla element utom möjligen de lättare ädelgaserna. När man höjer fluors temperatur tillräckligt inträffar det alltid en reaktion.

Fluor framställs genom elektrolys av en flytande fluoridfas, det får inte förekomma vatten vid framställningen.

Fluor är det mest elektronegativa av alla element. Fluor avviker ofta starkt i sina egenskaper från de övriga halogenerna.

Stora mängder fluor finns i apatit, flusspat och kryolit. Flusspat är huvudkällan för utvinning av fluor och det är en mycket spridd mineral. Fluor finns i fluor finns i ryggradjurens benstomme . Fluoridjonhalt i dricksvatten under uppväxtåren ökar tändernas motståndskraft mot tandröta.

Fluors atomnummer är 9

FOSFOR – P – (fosfores: ljusbärare)

Upptäcktes 1669 av tysken Henning Brand.

Ett ickemetalliskt grundämne.
Tillhör periodiska systemets grupp 15 (kvävegruppen)
Kemiskt tecken: P
Atomnummer: 15
Atomvikt: 31,0
Antal valenselektroner: 5
Oxidationstalet varierar mellan -3 och 5

Den mesta fosforn fås ur fosforit, en oren apatit (rester av mikroorganismer).

Förekommer i olika fasta former: vit, röd och svart. Den stabilaste formen är den svarta. Vit fosfor är ett vaxliknande, något sprött ämne som är mycket giftigt (5-10 hundradels gram är en dödlig dos för en människa). Bildas vid kondensation av fosforånga. I finfördelat tillstånd antänds den redan vid rumstemperatur och förvaras därför i vatten. Oxiderar i luft redan i rumstemperatur och utsöndrar då ett svagt (fosforescerande) ljus. Vid upphettning, utan lufttillförsel, till ca 300º C övergår den vita fosforn till röd fosfor. Röd fosfor är inte giftig och är inte lika lättantändlig som den vita. Den används bl a i plånet på tändstickor.

Fosfor förekommer ej i fri form i naturen (undantag vissa meteoriter), utan i huvudsak bundet till syre som fosfat. Ingår i ca 200 olika mineral och är nödvändigt för både växter och djur. Viktig beståndsdel i cellplasma, nervvävnad och skelett.

I jordskorpan är fosfor det 11:e vanligaste grundämnet. Bildar kemiska föreningar med alla andra grundämnen utom antimon, vismut och ädelgaserna. Används vid framställning av Fyrverkeripjäser, tändstickor, insekticider, handelsgödsel och tvättmedel

GULD – Au

Guld är en ädel metall med kemiska beteckningen Au och med atomnummer 79. Dess atommassa är 196,96 och dess smältpunkt 1065° C. Densiteten är 19,4 g/cm3, vilket gör det till ett tungt grundämne.

Guld är en av de mest sällsynta metallerna i naturen. I jordskorpan finns i genomsnitt endast 0,004 g guld per ton. Den genomsnittliga årsproduktionen är cirka 2000 ton per år. Största guldproducent är Sydafrika som svarar för cirka 1/3 av
världens guldproduktion. Även Nordamerika och Ryssland har stor guldproduktion.

Guld kan dras ut till trådar med en diameter av 0,00001 mm och valsas ut till folie med tjockleken 0,0000001 mm. Det har goda gjutegenskaper och är korrosionsbeständigt. 75% av allt guld används i smycken. En del används till guldmynt och medaljer. Inom elektronikindustrin har det fått ökad användning. Sverige har guldförekomster i Norrland, fr.a. i Bolidenfälten. Ett kg guld har i dag en kostnad på cirka 100000 kr.

HELIUM – He

Helium är ett grundämne och en ädelgas med kemiskt tecken He. Atomnumret är 2, atomvikt 4,0026. Det har två stabila istoper. Helium kan kondensera vid -268,8° C och under starkt tryck övergår i fast form vid -272° C.

Helium förekommer i atmosfären, i jordgaser och i varma källor. Det upptäcktes år 1868 och är universums vanligaste grundämne näst väte. På grund av ringa vikt och riskfrihet (kan ej brinna) används det som fyllnad i ballonger.
Atomkärnorna av helium med massa 4 och laddning 2 utgör under namnet alfa-partikel radioaktiva ämnens alfa-strålning och helium bildas alltså vid deras sönderfall.

Helium används i kylmedel i kämreaktorer, luftballonger, luftskepp, vid läcksökning, som skyddsgas vid svetsning och tillsammans med syre vid djupdykning.

JOD – I

Jod är ett violettfärgat grundämne med atomvikt 126.9, smältpunkt 113.5 C och kokpunkt 184,4 C. Oxidationstalet är -1 men + I, +3 +5 och +7 kan även förekomma. Ämnet tillhör i det periodiska systemet grupp 17 (7), halogener.

Jod upptäcktes år 1811 av fransmannen Courtois i soda som var beredd ur askan från strandväxter. Hela jordskorpans halt av jod är cirka 3 tiomiljondelar och haven innehåller 2 miljondelar jod i form avjodid, som anrikas i vissa tångarter. Den
största lokala jodanrikningen finner man i Chiles salpeterlager där jod mest förekommer som natriumjodat NaI03.1 USA utvinns numera ganska mycket jod ur de saltlösningar som följer oljelagren, där jod mest uppträder som jodid.

Hos däggdjur ingår jod framförallt i sköldkörteln i form av aminosyraderivat. Otillräcklig jodtillförsel kan orsaka struma. Genom att kroppen tar upp jod och koncentrerar denna i sköldkörteln, är instabilajodisotoper farliga.

Jod används i desinfektionsmedel, halogenlampor, som röntgenkontrastmcdel och som tillsatsmedel i bordssalt.

JÄRN – Fe

Kemisk beteckning: Fe (från latinska ordet Ferrum)
Atomnummer : 26
Smältpunkt : 1535 grader Celsius
Kokpunkt : 2750 grader Celsius

Järn är en metall som man kände till redan på forntiden. Det är en metall som är viktig både ekonomiskt och tekniskt. Man bryter järnmalm i dagbrott och i gruvor. Stål som är den mest använda metallen i industrin är en legering mellan järn och kol.

Rent järn är silvervit och inte särskilt hård för att vara metall. Det är formbart och kan magnetiseras. Järn förenar sig lätt med andra grundämnen, främst svavel och syre. I torr luft förändras inte järnet, men kommer det i kontakt med vatten bildas det järnoxid, dvs rost.

Järn förekommer framförallt i oxider t.ex. som magnetit i svartmalm och hematit i blodstensmalm, men järnet förekommer också som sulfider och karbonat. 6% av jordskorpan består av järn, men det finns också järn i atmosfären och på andra ställen.

I proteiner bl a enzymer finns det järn, det finns också järn i blodets hemoglobin som sköter syretransporten i kroppen.

KADMIUM – Cd

Kadmium är ett metalliskt grundämne. Atomnummer är 48 och atommassa 112,41 samt densitet är 8,65 g/cm3 och smältpunkt 321°. Kadmium är en glänsande, silvervit, mjuk metall, som förekommer sparsamt i vissa zink- och blymalmer. I sina föreningar är kadmium tvåvärt. Det används som skyddande överdrag på stål (elektrogalvanisk kadmiering), i neutronabsorberande material inom kärntekniken och i legeringar med låg smältpunkt, använda bl.a. till smältsäkringar. Kadmiumsulfid, CdS, har använts som pigment (kadmiumorange). Kadmium förekommer också i uppladdningsbara batterier (minuspolen är då nickel) och i fotomotstånd.

Kadmium och dess föreningar är mycket giftiga. De lagras i njurar och lever och kan framkalla svåra sjukdomstillstånd, såsom itai-itai-sjukan i Japan, med bl.a. försämrad njurfunktion, som orsakar störning i kalkomsättningen och leder till skelettförstöring. Höga kadmiumhalter har påvisats i vilt och i vildväxande champinjoner. Källan till detta kadmium torde delvis vara föroreningar i gödselmedel, delvis nedfall ur luften. Sedan 1982 får kadmium inte användas i Sverige som färgämne, för ytbehandling och i plaster.

KALCIUM – Ca

Upptäcktes 1808 av Davy

Metalliskt grundämne. Kalcium en metall som tillhör periodiska systemet grupp 2.

Kemiskt tecken Ca
Atomnummer 20
Atomvikt 40
Smältpunkt 839 oC
Densitet 1,54 g/cm3

Kalcium är det femte vanligaste grundämnet och en av de alkaliska jordartsmetallerna. Ca förekommer i naturen mest som silikat, karbonat och fosfat. Ca är silvervitt och glänsande samt framställs genom elektrolys av smält, vattenfri kalciumklorid.

Vid vanlig temperatur angrips Ca ej av syre eller klor. I luft förbrinner Ca till oxide och nitrid. Kalcium sönderdelar vatten vid vanlig temperatur under vätgasutveckling. Ca används som reduktionsmedel for mycket oädla metaller t.ex uran. Det kan används som desoxidationsmedel i koppar och stål.

Ca ingår i både växt och djurorganismerna. I allmänhet håller jorden tillräckliga kalciummängder för att tillgodose växternas näringsbehov.

Ca är ett livsnödvändigt grundämne för alla organismer. I den mänskliga kroppen är kalcium det dominerade mineralämnet och utgör 1-2 % av kroppsvikten. En nyfödd människa innehåller ca 30 g kalcium och en vuxen 1000-1500g. Kalcium behovet för en vuxen människa uppgår till ca 1 g/dygen. Kalcium rika födoämnen är bl a mjölk, ost och grönsaker.

Kalciumjoner är också nödvändiga för många viktiga funktioner i kroppen t ex den normala blodkoagulationen, insöndringen av insulin från bukspottkörteln samt nervfunktionen.

Vid brist på D-vitamin sjunker skelettets halt av kalksalter med benuppmjukning som följd. Minskning av bisköldkörtlarnas inre sekretion leder till en minskad halt av Ca i blodserum, varvid nerv- och muskelretbarheten abnormt ökas, eventuell med krampanfall som följd.

Kalium – K

Kalium är en metall som återfinns i grupp 1 i periodiska systemet. Utmärkande för kalium och de andra metallerna i denna grupp är att de reagerar med vatten under bildning av väte och metallhydroxidlösning. Gruppen kallas alkalimetaller därför att lösningen blir basisk (alkalisk).
Kalium förekommer rikligt i naturen (2,6 % i jordskorpan) ingående som silikater i bergartsbildande mineral; lösliga salter är klorid och sulfat, vanligen förenade med magnesiumsalter. Några viktiga platser för kaliumutvinningen är saltsjöarna i Dödahavet och Searleslake i Kalifornien.

Inom industrin utnyttjas kalium i bl.a. fotoceller och elektronik, detta p.g.a. att ämnet vi bestrålning eller uppvärmning avger elektroner.

I växterna är kalium en viktig beståndsdel och tas upp från jorden i form av kaliumjoner. Kaliumbrist kan bli katastrofal och måste kompenseras genom gödsling med kaliumsalter som t.ex. klorid (KCl) och sulfat (K2SO4).
Hos djur och människor reglerar kalium tillsammans med natrium kroppens vattenbalans och normaliserar hjärtats rytm (kalium verkar inuti cellerna, natrium endast utanför). Vid brist på kalium kan nerv och muskelfunktioner hamna i obalans.

KISEL – Si

Atomnummer : 14
Atommassa : 28.086
Elektronfördelning : 2-8-4
Smältpunkt : 1410 grader C
Kokpunkt : 2355 grader C
Densitet : 2330 kg/m3

Används i integrerade kretsar, solceller. Används för legering i verktyg. Som kemisk förening i cement, glas, silikonfett, gummi.

Den svenske kemisten Berzelius var först med att framställa grundämnet i ren form. Kisel är näst efter syret det vanligaste elementet i jordskorpan och ett av de vanligaste elementen i universum. Det förekommer aldrig fritt och är nästan enbart bundet till syre i kvarts (kiseldioxid SiO^ ) och en mängd olika silikat.

Ren kisel bildar hårda spröda, glänsande, ogenomskinliga kristaller med mörkgrå färg och halvledaregenskaper. Kemiskt är ämnet mycket motståndskraftigt och angrips vid rumstemperatur endast av flour och vätefluorid. I luft oxideras det först över 1000°.

I levande organismer spelar det i allmänhet en liten roll. I växter finner man kisel framförallt i kiselalger, fräkenarter och gräs, i djurriket påträffas det särskilt i fjädrar samt i mindre mängd i bindväv.

KLOR – Cl

Kemiska tecken är Cl, tillhör grupp 17, halogener. Klor är en gröngul, tung, illaluktande starkt frätande gas.. De fria halogenema är alla mycket reaktionsbenägna och förekommer därför inte i naturen i detta tillstånd.

När klor reagerar med andra metaller bildas metallsalter, klorider. Det är främst i form av klorider i havsvattnet och i saltavlagringar som klor finns i naturen. Kloridjoner är nödvändiga i djurorganismer men påträffas inte ofta i växter.

I fri form och vid måttliga temperaturer uppträder klor i alla aggregationstillstånd, huvudsakligen som tvåatomiga molekyler.

Klorgas framställs industriellt huvudsakligen genom elektrolys av natriumkloridlösning. En stor del av klorproduktionen används inom den organisk-kemiska industrin. Dessutom förbrukas mycket klor vid blekning av pappersmassa och för desinfektion av vatten.

KOL – C

Kol har kemiska beteckningen C, atomnummer 6, atomvikt 12,011, smältpunkt 3350 och kokpunkt 4830. Dess vanligaste oxidationstal är +4, men även +2 förekommer.

Kol är det trettonde i ordningen av jordskorpans vanligaste element. Det förekommer mest i form av karbonat i t. ex. kalkspat och dolomit och som koldioxid i haven och i atmosfären. iamant. I ren form förekommer kol som grafit och diamant. Grafit ingår ganska sällsynt i gnejs och kvartsit, ofta samlat i fickor i förkastningssprickor. Det är ett svart, mjukt material uppbyggt i skikt, som lätt kan åtskiljas. Det har god elektrisk ledningsförmåga och kan ingå föreningar med alkalimetaller. Diamant finns mycket sällsynt i vulkaniska gångar i bergarten kimberlit. Det är genomskinligt, ett av de hårdaste material vi känner och har hög värmeledningsförmåga men leder inte elektricitet. Kolatomerna i diamant är mycket tätt packade. För industriellt bruk används syntetiska diamanter.

Stenkol och brunkol är viktiga energikällor. I urbergsområden, som större delen av Skandinavien, finns inga kommersiellt intressanta kolfyndigheter, men i övriga världen är koltillgångarna stora. Drygt hälften av den stenkol som bryts går till elenergiframställning och svarar tillsammans med brunkol för ca 40 % av världens elkraft. Resten av bruten stenkol går huvudsakligen till koksverk. Koks används som reduktionsmedel vid järnframställning och andra metallurgiska processer, bl.a. som källa till rent kol vid ståltillverkning. Brunkol används nästan uteslutande i kraftverk. Världens koltillgångar anses räcka ännu ett par tusen år, men kolförbränningen medför allvarliga konsekvenser för vår atmosfär med bl.a. försurning och befarad växthuseffekt.

Allt levande är uppbyggt av komplicerade kolföreningar. Döda växter och djurrester har under årmiljoner omvandlats till fossila bränslen som stenkol, brunkol och petroleum, som alla främst består av kolväten. Kol förekommer i två modifikationer, diamant och grafit. Amorft kol, som finns i t.ex. träkol och sot, består av starkt oordnad grafit.

Kol är kemiskt motståndskraftigt men angrips främst genom oxidation, t.ex. vid förbränning. Med metaller bildar kol karbider med syre koloxid och koldioxid, med väte kolväten, vilka urgör grundstomme för den organiska kemins alla föreningar. Det ingår i naturgas, bensin, råolja m.m. Kol används t.ex. i elektroder, bildäck och i filter för luftrening.

KROM – Cr

Krom är ett metalliskt grundämne. Kemiskt tecken Cr, atomnummer 24, atommassa 51,996, densitet 7,19 g/cm3, smältpunkt 1 857°C, kokpunkt 2 672°C. Krom är ganska vanligt förekommande i naturen i olika kemiska föreningar. Det viktigaste krommineralet är kromit (kromjärn, FeCr2O4). Två olika metoder används för renframställning. Vid den alkaliska lakningsmetoden oxideras kromit blandad med soda vid hög temperatur. Därvid får man natriumdikromat (Na2Cr2O7), som reduceras till krom(III)oxid (Cr2O3), vilken kan reduceras med koks vidare till ren krom. Vid sur lakning framställs ferrokrom genom reduktion av kromit med koks. Denna löses i saltsyra, varefter järnet fälls ut och ren krom framställs genom elektrolys av återstående lösning. Krom är en viktig legeringsmetall. Kromnickel används till elektrisk motståndstråd, i rostfria stål och som myntmetall. Galvanisk förkromning ger framför allt stål ett hårt och korrosionsbeständigt överdrag.
I sina föreningar är krom 2-, 3- och 6-värt. Kromföreningar är giftiga, särskilt de 6-värda, men krom är också ett viktigt mikronäringsämne. Brist i födan kan orsaka minskad tillväxt och störning i ämnesomsättningen. Vissa kromföreningar kan orsaka allergi, men metallisk krom är i regel ofarlig vid yttre kontakt. Salterna är gröna och violetta och används som färgämnen. De tvåvärda föreningarna härleds ur krom(II)oxid, CrO, och oxideras lätt till trevärda kromiter. De sexvärda härleds från kromtrioxid, CrO3, vars syra endast är känd i sina salter, kromat(er) och bikromat(er). Dessa ämnen anses vara cancerframkallande. Kalium- och ammoniumbikromat är ljuskänsliga och används i flera historiskt viktiga fotografiska kopierings- och reproduktionsmetoder.

KVICKSILVER – Hg

Kvicksilver är ett metalliskt grundämne. Kvicksilver är den enda metall som är flytande vid rumstemperatur. Grundämnet är mycket ovanligt i naturen och påträffas i ren form främst i eruptiva områden vid vulkaner och heta källor. Vanligen utvinns kvicksilver genom upphettning av mineralet cinnober (kvicksilversulfid, HgS). En betydande del av världsproduktionen kommer från fyndigheter vid Almadén i mellersta Spanien, som bearbetats sedan antiken. Rent kvicksilver används på grund av sin giftighet i allt mindre omfattning till termometrar, manometrar och annan apparatur, och som elektrod vid klor-alkali-elektrolys. Förr användes kvicksilverpreparat också för behandling av syfilis. Numera är de främsta användningsområdena som katalysator vid framställning av vinylklorid och som rötskyddspreparat för trä.

I föreningar är kvicksilver envärt (I) eller tvåvärt (II). Kvicksilver(II)oxid, HgO, bildas vid upphettning i luft och används i batterier för hörapparater och kameror. Kvicksilver(I)klorid (HgCl) och kvicksilver(II)klorid (HgCl2) användes förr som antiseptika. Bland organiska föreningar märks fenyl-, metyl- och alkylkvicksilver, förr använda bl.a. i pappersindustrin och som växtskyddsmedel mot svamp i utsäde. De är numera förbjudna. Metylkvicksilver, som är den giftigaste av alla Hg-föreningar, användes i stor mängd till betning av utsäde under 1950-talet. Det förbjöds 1960 och ersattes av mindre farliga kvicksilverpreparat. I naturen bildar dock bakterier metylkvicksilver ur andra föreningar. Med de flesta metaller (utom järn) bildar kvicksilver legeringar.

Kvicksilver och dess föreningar, undantaget mineralet cinnober, är mycket giftiga och utgör ett svårt miljöproblem. Från rent kvicksilver bildas farlig ånga vid vanlig rumstemperatur. Kvicksilver- och alkalibatterier är en betydande föroreningskälla, och insamling av kasserade batterier sker i Sverige i stor skala. Kvicksilverföreningar kan också frigöras ur bottenslammet i sjöar, där de hamnat genom industriutsläpp och tidigare användning i jordbruket. Många svenska sjöar är svartlistade, dvs. fisk från dem får inte säljas och bör inte förtäras.

KVÄVE – N

Kväve är ett gasformigt grundämne. Kemiskt tecken N, atomnummer 7, atommassa 14,0067, densitet 880 kg/m3 (vid kokpunkten), smältpunkt –209,9°, kokpunkt –195,8°. Luft innehåller vid jordytan 78,1 volymprocent kväve. Kvävgas är tvåatomig (N2). I jordskorpan förekommer kväve bundet i nitrater (salpetersyrans salter) och ammoniumsalter. Även i sjö- och havsvatten förekommer nitrater, nitriter och ammonium. De är viktiga närsalter för vattenväxter. Kväve ingår i alla proteiner (äggviteämnen) och finns bundet i biomassa. I biosfären genomgår kvävet ett betydelsefullt kretslopp.

I de flesta av sina föreningar är kväve 3- eller 5-värt. Vid höga temperaturer förenar sig kväve med flera grundämnen (magnesium, bor m.fl.) till nitrider. Föreningar som innehåller N3 kallas azider och de med N=N -bindning kallas azoföreningar. Dikväveoxid (N2O) används som bedövningsmedel. Vid extremt höga temperaturer, t.ex. i blixtar och ljusbågar men också i förbränningsmotorer, bildas kväveoxider, som bidrar kraftigt till luft-, vatten- och markförsurningen.
Ren kvävgas används som skyddsgas mot oxidering, t.ex. vid svetsning. Den framställs genom fraktionerad destillation av flytande luft och säljs i tryckcylindrar eller flytande i termoskärl. Genom katalytiska reaktioner vid högt tryck tillverkas ammoniak, NH3, av kväve och väte. Den är utgångsmaterial för framställning av salpetersyra, HNO3, kvävegödning, sprängämnen och plaster.

LITIUM – Li

Ett grundämne av metall som tillhör det periodiska systemets grupp l, dvs. Alkaliska metaller, med den kemiska beteckningen Li.

Det tillhör det 35:e mest vanliga ämnet i jordskorpan. Medelhalten är 18g /ton och förekommer i många bergarter och i vatten från mineralhaltiga källor. Litium framställs bl.a. genom elektrolys av litiumklorid.

Litium är en mjuk, silvervit metall med hög elektrisk konduktivitet. Densiteten är ca hälften av vattnets, men metallen har största hårdhet och högsta smält- och kokpunkterna av alkalimetallema. Litium är den näst vanligaste använda alkalimetallen och inom metallurgin används litiummetall som legeringselement och desoxidationsmedel.

Litiumjoner, Li+, i t.éx. litiumcitrat och -sulfat, används som läkemedel för såväl behandling som förebyggande av mani och även vid förebyggande av mano-depressiv sjukdom. Litium används också förebyggande mot periodisk depression. Effekten tycks bero på att att litiumjoner delvis ersätter natriumjoner i kroppen. Litiumbehandling är mycket effektivt, men då hög litiumjonkoncentration leder till njur- och nervpåverkan med bl.a. förvirringstillstånd, darrningar och kramper måste man hela tiden ha kontroll på litiumjonkoncentrationen regelbundet.

Johan August Arfwedsson isolerade 1817 ur petalit från Utö ett nytt alkali, som på Berzclius förslag fick namnet lithion (av sten), ty det hade upptäckts i mineralriket. Metallen framställdes l 818 av Davy genom elektrolys av smält litiumkarbonat. Först efter andra världskriget har litium och litiumföreningar fått teknisk betydelse.

MAGNESIUM – Mg

Atomnummer : 12
Oxidationstal : +2
Grupp : Alkaliska jordartsmetaller
Smältpunkt : 650 grader C
Kokpunkt : 1090 grader C

Magnesium är en lätt och silvervit metall som mattas i luft. Den kan lätt antändas och brinner med en stark och vit flamma. På brinnande magnesium skall inte vatten användas.

Magnesium är lättare än aliminium och används därför i flygplan och missilier. Magnesium finns även i fotoblixtar, fyrverkerier och brandbomber. Vid framställning av rent uran används föreningar av magnesium. För djur och växter är magnesium viktig. Den spelar en central roll i växternas klorofyll. 300 mg bör det dagliga intaget av magnesium vara för en människa.

Magnesium förekommer inte i ren form i naturen. Den är det 8:e vanligaste ämnet i jordskorpan. Genom elektrolys av magnesiumklorid, som finns i sjöar, havsvatten och brunnar, framställs mycket magnesium. Grundämnet upptäcktes 1755 av engelsmannen Black. 1808 isolerades det av Davy och framställdes 1831 av Bussy.

MANGAN – Mn

Mangan är ett metalliskt grundämne. Det är en grå, spröd metall som är ett viktigt legeringsämne. Manganstål med 2 – 14 % mangan utmärker sig för krympfrihet och slitstyrka. Mangan är 4-värt i mangandioxid (brunsten, MnO2), som bl.a. ingår i torrbatterier, 7-värt i permanganater. Oxidationsmedlet kaliumpermanganat, KMnO4, bildar mörkvioletta rombiska kristaller. Till de viktiga manganmalmerna hör mineralerna hausmannit, Mn3O4, och braunit, 3Mn2O3·MnSiO3, samt ett antal brunstensmineral. Mangan förekommer också som klumpar, noduler, på havsbottnar.

Mangan är ett viktigt spårämne för alla organismer. Växter med manganbrist får ljusa fläckar på bladen, kloros, medan överskott ger bruna fläckar. Djur med manganbrist kan få defekt skelett och nervstörningar. En vuxen människa behöver ett dagligt tillskott på 3 – 5 mg, vilket ingår i normal kost. Personer som i arbetet dagligen utsätts för stora doser mangan (t.ex. i gruvor) kan få symtom som koordinationssvårigheter, darrningar och stelhet.

NATRIUM – Na

Atomvikt : 22,997 u
Densitet : 0,971 g/cm3
Smältpunkt : 97,5o
Kokpunkt : 882,9o

Grundämnet Natrium upptäcktes år 1808 av H. Davy och fick senare den kemiska beteckningen Na och atomnummer 11. Natrium förekommer rikligt i naturen och tillhör grupp nr 1 som kallas Alkalimetaller. Alkalimetallernas typiska egenskap är att de väldigt lätt kan avge en valenselektron från deras s-skal. Dessa alkalimetaller har väldigt låg elektronegativitet som gör dem mycket oädla och att de därför inte finns i fri form på jorden.

Natrium är dock ett av de vanligaste elementen i den fasta jordskorpan och under historiens gång har natriumjoner lösts ut i det ständigt rinnande vattnet och förts ut till haven, som nu har 2,7 vikts % natriumklorid.

För att framställa rent Natrium använder man sig av elekrolys, antingen av en hydroxid- eller av en kloridsmälta (hydroxiden har en lägre smältpunkt än de rena kloriderna).

Natrium existerar väldigt ofta som ett slags salt och detta salt är lättlösligt och färglöst, såvida inte anjonen är färjad. Natriumklorid, NaCl är nog det salt som vi mest känner till och de vita kubiska kristallerna använder vi till att krydda maten med och som konserveringsmedel. Vad vi kanske inte vet är att NaCl är en av de allra viktigaste industriråvarorna, att den fungerar som en grundråvara för praktiskt taget alla natrium- och klorföreningar. Andra föreningar med Na är nitrat, NaNO3 som vi använder som gödningsmedel och natriumvätekarbonat, NaHCO3, som vi till vardags kallar bikarbonat.

NICKEL – Ni

Kemiskt tecken : Ni
Atomnummer : 28
Atomvikt : 58,69
Smältpunkt : 1459
Kokpunkt : 2732

Nickel är ett metalliskt grundämne tillhörande undergrupp 10 i periodiska systemet. Rent nickel är en hård silvervit metall som kan smidas, svetsas och valsas till plåt och göras till metalltråd. Den tillhör järnmetallema tillsammans med järn och kobolt. I kompakt form tål den luft vatten och alkali, men löses i värme. Den är svagt magnetisk.

Nickel har låg medelhalt i jordskorpan och är tre gånger vanligare än kobolt. I jordens kärna är nickelhalten hög. Den viktigaste nickelmalmen är pentlandit och utvinns i Kanada, Afrika, Kuba och Ryssland. Nickel förekommer i mynt, hushållsartiklar, smycken, på kläder och mänga andra områden.

Nickel är en vanlig allergi framkallande metall, främst i pengar, smycken och kläder. När denna metall kommer i kontakt med huden sker en upplösning av små mängder metaller. Detta sker främst genom svett. En orsak till denna allergi är deras förmåga att binda upp vissa proteiner i kroppen. Vid tillräcklig lång och stor exponering kan man bli överkänslig. När man uppnått detta stadium, räcker det med en liten mängd nickel för att orsaka en hudrodnad. En lätt allergisk person kan dock förvärra sin överkänslighet genom att utsätta sig för kontakt med nickel.

PLATINA – Pt

Platina är ett av sex grundämnen, som hör till gruppen platinametaller, (De övriga är: rutenium, rodium, palladium, osmarium och iridium.). Det är det vanligaste. Platina har, oftast i legerad form, använts sedan urminnes tider i smycken och konstföremål. Man har t.ex. hittat metallen i egyptiska fynd från 700 f.Kr. och i Inkaindianers smycken från de första århundradena e.Kr.

Platina är en ädelmetall, som hör till det periodiska systemets grupp 10 och har det kemiska tecknet Pt. Atomnumret är 78. Den här ädelmetallen är ett sällsynt grundämne i jordskorpan (medelhalt är 10-15 mg/ ton) och förekommer fr.a. i Uralbergen, Colombia och i Montana (USA).

I massiv form är Platina silverglänsande, ganska mjuk, seg och smidbar vid upphettning. Metallens kokpunkt är c:a 3800 C, och smältpunkten ligger på c:a 1770 C.

De största användningsområdena av Platina idag, är bl.a. i juvelerararbeten, klockor, och i gaskatalysatorer för bilar. Platina används också, legerad med andra metaller, i pennspetsar och kirurgiska instrument. Det används även som katalysator för syraframställning.

SILVER – Ag

Silver (argentum) är en ädel metall med kemiskt tecken Ag, atomnummer 47, atomvikt 107.87 (stabila isotoper 107 och 109), densitet 10,50, smältp 960° C, kokp 1950° C.

Silver är en mjuk, vit, smidig och tänjbar metall, som kan utvalsas i mycket tunna blad (bladsilver) och dras ut till ytterst fin tråd. Det oxideras ej i luft men mörknar dock långsamt, då det förenar sig med svavelväte, som alltid i mycket små mängder finns i luft. I naturen förekommer silver dels gediget, dels i förening med svavel. Det ingår ibland tillsammans med andra mineral, såsom blyglans och i vissa kopparmalmer.
På grund av sin mjukhet används silver oftast legerad med andra metaller, vanligen koppar.

Silversaker är ljuskänsliga och används till fotografisk film. Silver är hårdare än guld men mjukare än koppar.

Silverhalten anges i % eller lödighet(sextondelar). Silver löses endast i oxiderande syror, ex salpetersyra. Saltema är mestadels färglösa eller vita och de flesta är svårlösliga i vatten men löses lätt av tiosulfat och cyanider under komplexbildning. De flesta silverfynd hittas i Sydamerika och i Sydeuropa.

De lappländska silvergruvorna användes på 1600-talet arbetskraft i form av samiska tvångsarbetare.

Svavel – S

Svavel är ett icke metalliskt grundämne som tillhör grupp 6b i periodiska systemet, och har atomnummer 16 och atomvikt 32,066. Svavel är en av de vanligaste grundämnena i jordskorpan (0,048%). Det förekommer dels rent, dels bundet i sulfater och sulfider.
Svavel är svårlösligt i vatten, och med undantag av koldisulfid, svårlösligt i de flesta organiska lösningsmedel. Vid antändning brinner det med svag, blå låga, varvid svaveldioxid och svaveltrioxid bildas.
Vid förbränning av svavelhaltig olja eller kol bildas svaveldioxid, som tillsammans med luftens fukt ger svavelsyrlighet, som är huvudbeståndsdelen i det sura nedfallet.
Svavel har stor betydelse för levande organismer och ingår som beståndsdel i många aminosyror, peptider, enzymer, vitaminer m.m.
Svavel förekommer i ren form både ovan och under jord på många ställen i världen, framför allt då i vulkaniska trakter.
Rent svavel är i det närmaste ogiftigt för djur och växter. I vissa fall kan det dock vid kontakt vid kontakt med levande organismer omvandlas till starkt giftiga ämnen, t ex svavel dioxid och svavelväte.

SYRE – O

Syre (oxygen) är en gas. Kemisk beteckning är O. Förutom att vi levande varelser behöver syre för att överhuvudtaget leva, så används syre på olika sätt av människan:

Vid olika förbränningsprocesser.
Vid framställning av stål går det åt mängder av syre för att få tillräcklig hetta till smältningen.
Vid svetsning används en blandning av syre och acetylengas.
Genom att tillföra extra syre i vatten som skall renas, påskyndas nedbrytningsprocessen.

Syrgas bildas som en biprodukt vid fotosyntesen, när de gröna växterna bygger upp kolhydrater av vatten och koldioxid med hjälp av ljusenergi. Processen kan uppdelas i ett tjugotal delreaktioner. Fotoner absorberas av klorofyllet i växtcellen och vatten dissocierar, så att det bildas väte som är energikälla för de följande reaktionerna.
I kloroplastema lösgörs elektroner och elektronhål uppstår. Koldioxidmolekylema bryts ner och fogas med vätet ihop till enkla kolhydratmolekyler t.e.x glukos eller fruktos.

Syre tycks vara det tredje elementet i universum vad atomantalet beträffar. I den övre delen av jordskorpan jämte haven och atmosfären är syre det vanligaste elementet med en halt både i vikts- och atom-procent av c:a 50%.

I jordskorpan finns det till största delen bundet i olika silikat, i haven bundet till väte, och i atmosfären som fritt syre. Syrehalten i torr luft är vid havsytan 20,9 vol% eller 23,2 vikts%.

Syre är även en viktig beståndsdel i levande organismer där det är bundet till kolhydraten. Genom dissociation av vattenånga i den övre atmosfären kan det första fria syret i atmosfären ha uppkommit.

TENN – Sn

Tenn, Atomnumer 50, Atom-massa/u 118.70. Elektonfördelning 2-8-18-18-4

Tenn är en halvmetall. Förekommer vanligtvis i konservburkar, lödtenn, prydnadsföremål samt i superledande magnet.

Det vanligaste oxidationstalet är +2 och +4. Tenn uppträder huvudsakligen i tre allotropa modifikationer, a-tenn eller grått tenn är stabilt under 13.2 grader och har halvledaregenskaper. Mellan 13.2 och 162 grader är b-tenn den stabilaste formen, vid högre temperatur övergår denna i g-tenn, som är spröd. B-tenn som alltså är den stabila formen vid rumstemperatur är en silverglänsande, mjuk metall med täthet 7290 kg/m3, smältpunkt 231.9 grader och kokpunkt 2270 grader.

Tenn räknas till de halvädla metallerna och har således relativt hög kemisk motståndskraft. Den angrips ej nämnvärt av luft, vatten eller svaga syror, men reagerar med starka mineralsyror.

TITAN – Ti

Titan är ett grundämne med kemiska tecknet Ti. Dess atomnummer är 22. Atomvikt är 47,9. Dess valens (uttryck för ett grundämnes förmåga att bilda föreningar) är 3 eller 4. Antalet stabila isotoper är 5. Titans smältpunkt är 1800° .

Titan är en metall som bland annat förekommer som föreningen FeTiO^ Det används vid tillverkning av rostfritt stål och inom flygplansindustrin, t.ex. i motorrer och propelleraxlar på grund av sin styrka och lätthet.

Titanoxid, TiOy används i vit målarfärg i stället för Zink och Bly och har stor täckförmåga och vithet. Titankarbamid,TiC, ingår i vissa hårdmetaller.
En i naturen förekommande förening mellan mineralet titanjäm och magnetit kallas titanomagnetit. Titan används även i benbrottsspikar och proteser.

URAN – U

Atomnummer : 91
Atommassa : 238,03
Densitet: 18,95g/cm 3
Smältpunkt : i 132 grader Celsius
Kemiskt tecken : U
Placering i Periodiska systemet : Grupp 3 (Aktiniderna)

Uran är ett radioaktivt (alfastrålande) metalliskt grundämne. Det hör till aktiniderna i det periodiska systemet och är det tyngsta av de naturligt förekommande grundämnena.

Uran förekommer i de flesta magmatiska bergarter. I Sverige finns Uran i Alunskiffrar i bl. Närke och Västergötland. Uran finns också i rörelsezoner i berggrunden, t.ex. i Pleutajokk i närheten av Arjeplog.

P.g.a. den radioaktiva nedsmittningen har brytningen lett till svåra miljöproblem. Naturligt Uran är en blandning av främst isotoperna u238 (99,28% halveringstid 4510 milj.år) och u 235 (0,71% halveringstid 710 milj.år). Uran är utgångsmaterial för bränsle i kärnreaktorer och kärnvapen. Ur Uran framställs Plutonium.

Det är svårt att uppskatta världens Urantillgångar då många länder inte lämnar siffermaterial som är heltäckande. Kända reserver av Uran är brytvärda upp till ett pris av 130 US dollar/kg. 1993-94 var den genomsnittliga årliga produktionen i världen drygt 32300 ton. Om Uranförbrukningen blir oförändrad räcker de kända tillgångarna i över 70 år. I Sverige förbrukas årligen uranbränsle motsvarande 1600 ton naturligt Uran för de tolv reaktorernas drift. Natururan levereras från Canada, Australien, Kazachstan, Uzbekistan och Ryska federationen för anrikning i olika länder bl.a. Nederländerna, England, Tyskland, Frankrike och USA, varefter det låganrika uranet levereras till Sverige. Direkt från Ryska federationen kommer även låganrikt Uran, som lämpar sig för tillverkning av bränsle till svenska reaktorer.

VÄTE – H

Väte är den lättaste gasen och grundämnet. Väte är det vanligaste elementet i universum och kommer på tredje plats i jordens åtkomliga delar om man räknar i atomtal. Väte har atomnummer l och kemiska betäckningen H.

Fritt väte består vid jordytan oftast av molekyler H2, som vid vanlig temperatur bildar en färg- och luktlös gas. Smältpunkt: -259,2 . Kokpunkt: -252,8.

Över en höjd av 1500 km är väte det dominerande elementet och förekommer här nästan helt joniserat till protoner H +. I de övre luftlagren bildas väteisotopen 3H.

Vätgas har den minsta gastätheten av alla gaser. Flytande väte är lättast av alla vätskor (Densitet 0,070 g cm3) och kristalliserat väte lättast av alla kristaller (densitet vid smtpkt 0,088 g cm3). Väte löser sig endast i vatten vid + 20 grader och totaltrycket i atmosfären löser 100 g vatten 0,16 mg H2.

På grund av den ringa molekylvikten har vätemolekylema hög medelhastighet. Detta leder till stor diffusionsförmåga i gasfas och likaså hög värmeledningsförmåga.

Vid rödglödning tränger vätgas in i övergångsmetaller i form av atomer. Vid vanlig temperatur är molekylärt väte reaktivt. Endast med fluor förenar det sig genast, med klor vid belysning ( 8g) och med syre efter antändning.

En vätgas-syrgasblandning exploderar våldsamt vid antändning. Vid högre temperaturer förenar sig väte med talrika element under bildning av hydrider. Vattnets stora bindningsenergi gör att väte gärna binder syre och därigenom effektivt reducerar många oxider. Väte kan även uppträda i atomform, atomärt väte.

Som utgångsmaterial för väteframställning används huvudsakligen vatten och kolväten. Största mängden vätgas produceras dock genom reduktion av vatten med kolväten. Väte används som bränsle i bränsleceller och i fetthärdning även i framställning av ammoniak, metanol, väteperoxid och som raketbränsle.

Periodiska systemet

De cirka 92 grundämnen som finns naturligt på Jorden kan delas in i grupper och perioder i form av ett så kallat periodiskt system. Ryssen Mendelejev skapade det första egentliga periodiska systemet. Nedan visas en liten bild över ett periodiskt system.