Avfall og avfallsbehandling Støtteforelesning i regifagene Kjemi og Fysikk En pose med avfall: Hva inneholder den av kjemi og fysikk? Bla...

Fysikk 1. Hovedsetning 2. Hovedsetning Stoffenes faser og faseoverganger: faste, væsker, gasser, smeltepunkt, kokepunkt Dette er hva vi skal se på: *Alt i ”avfallsposen” er fysikk: 1.”stoff”: fast - flytende - gass 2. ”energi” tilføres ”stoff” for å smelte - koke 3. ”energi” stjeles for å få noe til å størkne/fryse

Kjemi Materie: Rent stoff eller blanding Kjemiske bindinger Rent stoff: Grunnstoff eller forbindelse Grunnstoff, atomer Kjemisk forbindelse, molekyler Blanding: Løsning eller ujevn blanding Kjemiske bindinger Giftige stoffer, miljøgifter Plast *Alt i avfallsposen er kjemi: ”Stoff” (materie): atomer - molekyler

Stoffbegreper Oversikt over begrepene

”Ingenting forsvinner” 1. Hovedsetning Ved alle prosesser er energien og massen konstant. ”Ingenting forsvinner” Eksempel 1: energi (energigjenvinning), Eksempel 2: stoff (forbrenning) M87 (s.248): ”Energi … [er] ”det som får ting til å skje” (L97???) X1) Energi:Smelte is - fryse is Tilføre energi -> is smelter - ”Stjele” like my energi - vannet fryser BRENNER ALT AVFALL UANSETT HVA DET BESTÅR AV?? X2a) Stoff: forbrenning av stålull! BRENNER STÅLULL? Vektstang - likevekt: HVA TROR DERE SKJER? Forbrenning er oksidering: 8Fe + 6O2 -> 4Fe2O3 + ENERGI HVOR KOMMER O2 FRA? HVOR BLE ENERGIEN AV X2b) Bensin (Fagdebatikk NSM s.152): En full tank 60l~45kg I motoren: 805kg luft (20% O2) + 45kg bensin = 850kg avgasser+ E Avgasser: 700kg (H2O, N2) + 150kg miljøproblemer (CO2, NOX, ..)

2. Hovedsetning ”Alt sprer seg” Prosesser i naturen kan bare gå i én retning. I alle naturlige prosesser blir den samlede energikvaliteten mindre. ”Alt sprer seg” Eksempel 1: energi (varmekraftverk) Eksempel 2: stoff (forbrenning) X1) Varmekraftverk = ”Søppel blir til lys og varme” (GENSER) Energiflytdiagram (tegne på tavla): SØPPEL (100%) -> forbrenning (går av seg selv - energioverskudd) -> varmeenergi (~1000oC) -> VANN 55oC (~70% energi) +OMGIVELSENE(~30%) -> transport til forbruker -> VANN 50oC (~60%) + OMGIVELSENE (~10%) -> oppvarming av rom til 21oC -> varmetap gjennom vegger og tak -> OMGIVELSENE (~60%) = OMGIVELSENE (30%+10%+60%=100%) X2a) Stålull + luft -> jernoksid + CO2 X2b) Bensin + lufte -> (ENERGI) + H2O + N2 + CO2 + NOX

Stoffenes faser og faseoverganger En faseovergang er ikke en kjemisk reaksjon! Eksempel: H2O er kjemisk formel for is, vann og vanndamp. Fast stoff Væske Gass Smeltepunkt, energi Kokepunkt, energi X) Isklumpen som smelter OH fra partikkelheftet

Grunnstoff, atom Grunnstoffer består av bare én sort atomer Eksempler: Heliumgass (He) Oksygengass (O2) Hydrogengass (H2) Diamant, grafitt (C) Periodesystem OH eller rull Atommodell Metaller Ikkemetaller Edelgasser

Kjemisk forbindelse, molekyl Kjemiske forbindelser består av bare én sort molekyler Eksempler: Karbondioksidgass, tørris (CO2) Natriumklorid (NaCl) Is, vann, vanndamp (H2O) Glukose (C6H12O6) Karbondioksidgass = ”kullsyre” - modell Salt: modell Vann: modell

Materie - ”stoff” Kjemiske stoffer Kjemiske stoffer er grunnstoffer, kjemiske forbindelser eller blandinger. Kjemiske stoffer forekommer i forskjellige faser: faste stoffer, væsker, gasser

Kjemiske bindinger Når elektriske krefter holder atomene og ionene i bestemt avstand fra hverandre, er de bundet sammen med en kjemisk binding Ionebinding er kjemisk binding mellom ioner. Eksempel: NaCl = Na+Cl- Elektronparbinding er kjemisk binding der atomene deler ett (eller flere) elektronpar. Eksempel: H2 = H:H OH periodesystemet NaCl modell ….. Tegne skallmodell H2 …. Tegne skallmodell

Kjemiske bindinger (forts.) Polar binding er en elektronparbinding der elektronene er forskjøvet slik at molekylet får en positiv og en negativ elektrisk pol. Eksempel: H2O Konsekvens: Vann er et godt løsemiddel for salter (ionebindinger) og andre polare forbindelser. Tegn H2O =Miki Mus

Kjemiske bindinger (forts.) Hydrogenbinding er binding mellom polare molekyler. Et positivt H-atom i det ene molekyl er ”bro” til den negative polen i det andre molekylet. Eksempel: H2O med H2O i is og vann. Konsekvens: Is er ”lettere” enn vann. Konsekvens: Vann er ”tyngst” ved 4oC. OH fra partikkelomodellene H2O: Hydrogenbinding = bidning mellom H i et molekyl og O i et annet Is ”alle” Vann ”noen” Damp ”ingen”

Giftige stoffer, miljøgifter Giftige stoffer er kjemiske stoffer som i små mengder er skadelige for levende organismer. Miljøgifter er kjemiske stoffer som selv ved lav konsentrasjon kan gi skadelige effekter på naturmiljøet. Miljøgifter har ofte lang nedbrytningstid og kan opphopes i næringskjeden. Ex. Dioksiner dannes ved avfallsforbrenning, biler og indsutri - Aftenposten Aften mandag, Greenpeace: 12g over 10 år (+2t tungmetaller) …. Hva hvis det ikke ble brent???? … nå ny renseprosess. (Polyklorerte dioksiner kalles ”dioksiner” for eksempel: Dibenzo-p-dioksin (giftigst av alle) og dibenzofuran begge med opptil 8 Cl atomer på benzenringene) Dioksin dannes ved forbrenning av klorholdige stoffer fx PVC (termisk reaksjon mellom C og Cl) - svært giftig, brytes langsomt ned - hudsykdommer, lever,- nerve-, genskader - akutt dødlig dose mikrogram/kg forsøksdyr - nanogram/kg kan ikke observere skader

Plast Råstoff: Råolje, blanding av stoffer Destillasjon til fraksjoner bl.a. nafta Krakking av nafta til monomerer Eksempel: eten C2H4 Kjemisk reaksjon der monomerer ”kjeder” seg sammen til polymerer Eksempel: polyeten (PE) Produkt: Plast er et polymer. OH: destillasjon = raffinering krakking = spalte større molekyler til mindre ved oppvarming og katalysatorer til molekyler med 5-8 C atomer fx: Eten C2H4: H H ! ! C=C H H demo med mennesker monomer (eten) -> polymer (polyeten) H H H ! ! ! C - C - C - osv ! ! ! H H H Plast!!!!

Kretsløp ”Følger” 1. og 2.Hovedsetning Eksempel: Vannets kretsløp: H2O i ulike faser Karbonkretsløpet: C i ulike forbindelser Nitrogenkretsløpet: N i ulike forbindelser Vannets kretsløp: Yggrasil 7.klasse - svakheter med fig/tekst??? C: Drivhusemnet N: fx kompostering, nedbrytere ...