Tema: Klima
Klimaet på Jorden bliver varmere, fordi der kommer mere carbondioxid og andre drivhusgasser ud i luften. Bag det ligger nogle få kemiske reaktioner, som du kender fra bogens kapitler. Denne side giver baggrunden for opgaverne med klimatema.
Drivhuseffekten
Solens lys går lige igennem luften og varmer Jordens overflade op, og den varme jord sender varme ud igen. Noget af varmen slipper ud i rummet, men noget bliver fanget af gasser i luften og sendt tilbage mod Jorden. Det kaldes drivhuseffekten.
Drivhuseffekten er nødvendig for livet. Uden den ville Jordens gennemsnitstemperatur være omkring −18 °C, mens den med drivhuseffekten er omkring 15 °C. Problemet er, at der kommer flere drivhusgasser i luften, så der bliver holdt mere varme tilbage, og temperaturen stiger.
Drivhusgasserne
Luften består mest af nitrogen, N2, og oxygen, O2. De to gasser er ikke drivhusgasser, fordi deres molekyler kun består af to ens atomer og ikke kan optage varmen fra Jorden. Det kan molekyler med tre eller flere atomer derimod, og de kaldes drivhusgasser.
| Drivhusgas | Formel | Kommer især fra |
|---|---|---|
| carbondioxid | CO2 | afbrænding af kul, olie og gas |
| methan | CH4 | køer, rismarker og lossepladser |
| lattergas | N2O | gødning på markerne |
| vanddamp | H2O | fordampning fra havet |
Der er kun lidt af drivhusgasserne i luften, hvor carbondioxid udgør 0,042 % af molekylerne, men alligevel betyder de meget for temperaturen. Methan og lattergas er meget kraftigere drivhusgasser end carbondioxid, men der er langt mindre af dem.
Molekylernes opbygning kan du læse om i afsnit 3.1 Molekyler.
Hvor kommer carbondioxiden fra?
Carbon bevæger sig i et kredsløb. Planter optager carbondioxid fra luften og bygger det ind i glucose, og det kaldes fotosyntese:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Når planter, dyr og mennesker forbrænder glucose for at få energi, kommer carbondioxiden tilbage til luften. De to processer holder hinanden i balance.
Kul, olie og gas er rester af planter og dyr, som har ligget i jorden i millioner af år. Når de brændes af, kommer deres carbon ud i luften som ekstra carbondioxid. Naturgas er mest methan:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
Før man begyndte at brænde kul, olie og gas, var 0,028 % af luftens molekyler carbondioxid. I dag er det 0,042 %.
Hvad kul, olie og gas består af, og hvordan olie også bliver til plast, kan du læse om på siden Tema: Fossile brændstoffer og plast.
Fra brændstof til carbondioxid
En liter benzin vejer 0,75 kg, og alligevel bliver den til 2,3 kg carbondioxid, når den brænder. Det lyder mærkeligt, men forklaringen er enkel: Carbonatomerne kommer fra benzinen, og oxygenatomerne kommer fra luften.
Med en mængdeberegning kan man selv regne ud, hvor meget carbondioxid et brændstof giver. Det lærer du i afsnit 4.5 Mængdeberegning.
Havet bliver surere
Havet optager en stor del af den carbondioxid, vi sender ud. I vandet bliver carbondioxid til kulsyre, som er en svag syre:
CO2(aq) + H2O(l) ⇌ H2CO3(aq)
Kulsyren afgiver hydroner til vandet, så der kommer flere oxoniumioner, og derfor falder havets pH. Det kaldes havforsuring. Havets pH er faldet fra omkring 8,2 til omkring 8,1. Det ser ikke ud af meget, men det betyder, at muslinger, snegle og koraller får sværere ved at bygge deres skaller af kalk.
Også regnen indeholder kulsyre, og derfor er rent regnvand svagt surt. Røg fra kraftværker, skibe og biler kan desuden give svovlsyre og salpetersyre i regnen, og det kaldes syreregn. Syrer, baser og pH kan du læse om i kapitel 7.
Muslingeskaller, koraller, kalksten og marmor er alle sammen kalk, CaCO3. Syre opløser kalk, og der dannes carbondioxid. Derfor skader syreregn bygninger og statuer af marmor, og derfor er et surere hav et problem for dyr med skaller af kalk. Reaktionen kan du læse om i afsnit 7.2 Stærke og svage syrer.
Kemi som en del af løsningen
Den vigtigste løsning er at bruge strøm fra sol og vind i stedet for kul, olie og gas. Men fly og store skibe kan ikke køre på batterier, så de skal stadig bruge et brændstof.
Med grøn strøm kan vand spaltes til hydrogen og oxygen. Hydrogenet kan derefter reagere med carbondioxid, der er fanget fra røg, og blive til methanol. Når methanolen brænder, kommer carbondioxiden ud igen, men der er ikke hentet ny olie op af jorden.
Hvordan batterier og brændselsceller virker, kan du læse om på siden Tema: Batterier og rust.
Carbondioxid kan også fanges og gemmes. Brændt kalk kan for eksempel binde carbondioxid og blive til kalk:
CaO(s) + CO2(g) → CaCO3(s)
Prøv selv: Kalk i muslingeskaller: hvor meget kalk er der i skallerne?
Her finder du klimaopgaverne
Opgaverne med klimatema står sidst på opgavesiderne og træner det samme som de almindelige opgaver til afsnittet. Klimaopgaverne i kapitel 6 handler om fossile brændstoffer og plast, og klimaopgaverne i kapitel 8 handler om batterier og rust.
| Kapitel | Opgaver med klimatema |
|---|---|
| 2 Ioner og ionforbindelser | 2.4 |
| 4 Mængdeberegning | 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 og 4.6 |
| 6 Organisk kemi | 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 og 6.6 |
| 7 Syrer og baser | 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 og 7.5 |
| 8 Redoxreaktioner | 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 og 8.5 |