WA 150 - 200

FG
Kulbrinter og Plast
-1-
Kulbrinter
Kulstof (C) optræder altid med valensen 4. Det har fire valenselektroner og mangler fire
elektroner for at opnå ædelgasstruktur. Dette kan kulstofatomet få, hvis det kan få
elektronfællesskab med fire hydrogenatomer (H). herved opstår den simpleste organiske
forbindelse metan, der er en gasart.
Alkaner CnH2n+2
Alkaner tilhører gruppen af kulbrinter med en enkelt bindingsstruktur. Denne struktur
kaldes også mættet, fordi molekylerne er mættet med hydrogen.
1. Metan
CH4
Opbygningen af alkanernes forbindelser finder sted efter bestemte mønstre. Alkanerne
forekommer enten som ligekædede forbindelser eller som kulstofkæder med sidekæder.
I metan er der kun et C-atom, og der kan da bindes fire H-atomer i molekylet.
Molekylemassen er her 16 unit.
2. Etan
C2H6
Etanmolekylet er opbygget af to CH3-grupper, der kaldes for methylgrupper. Det betyde, at
formlen C2H6 også kan skrives som CH3 – CH3. I dette molekyle er massen steget med 14
unit til 30 unit.
3. Propan
C3H8
Propanmolekylet består af to methylgrupper – CH3 samt en methylengruppe – CH2, der
sidder i midten. Herved stiger massen atter med 14 unit.
-2-
4. Butan
C4H10
De fire første alkaner er gasser ved almindelig tryk og temperatur. Nordsøgassen består af
alle fire gasarter. Dog er ca. 90% af gassen metan, mens etan udgør ca. 5%, propan 2%
og butan 1%. Metangassen anvendes til opvarmning, mens propan og butan anvendes
som flaskegas. De næste 11 alkaner er væsker. Alkanerne med 6, 7 og 8 kulstofatomer er
benzin.
Benzin består af tre forskellige alkaner med 6, 7 og 8 kulstofatomer: hexan, heptan og
octan. Hvis en motor banker, kan oktantallet i benzin være for lavt. Derfor blandes
benzinen eksempelvis af 95% isooctan og 5% heptan. Denne blanding vil være octan 95
benzin.
Brændselsolie er C14H36 vil alkanerne være faste stoffer, hvor paraffin ofte findes. Derfor
kaldes alkanerne også for paraffiner.
Antal
C-atomer
Kemisk
formel
Navn
1C
CH4
Metan
2C
C2H6
Etan
3C
C3H8
Propan
4C
C4H10
Butan
5C
C5H12
Pentan
6C
C6H14
Hexan
7C
C7H16
Heptan
8C
C8H18
Octan
9C
C9H20
Nonan
10C
C10H22
Decan
Molekylemasse
-3-
Alkan
Molekylformel
Molekylmodell
Smeltepunkt Kokepunkt
(°C)
(°C)
Metan
CH4
-183
-162
Etan
C2H6
-172
-89
Propan
C3H8
-187
-42
Butan
C4H10
-135
0
Pentan
C5H12
-131
36
Heksan
C6H14
-94
69
Heptan
C7H16
-91
98
Oktan
C8H18
-57
126
Nonan
C9H20
-54
151
Dekan
C10H22
-30
174
-4-
Forbrænding
Alkanerne er ikke særligt reaktionsvillige, men reagerer med oxygen ved høje
temperaturer. De brænder villigt, og ved fuldstændig forbrænding dannes der kuldioxid og
vanddampe. Ved forbrændingen frigøres der energi i form af varme og lys.
Eksempel:
C7H16 + O2  CO2 + H2O afstemt ser ligningen således ud:
C7H16 + 11 O2  7 CO2 + 8 H2O + energi
100 u + 352 u = 308 u + 144 u
Hvis man i stedet brugte massen i gram gange 10 ville reaktionsskemaet se således ud:
Benzin + oxygen  Kuldioxid + vand + energi
1000g + 3520 g = 3080 g + 1440 g
Når dette omregnes i liter vil det svare til et forbrug på 1,43 liter benzin, da benzins
massefylde er ca. 0,7g/ ml. ved processen vil der dannes 1,44 liter vand.
-5-
Alkener CnH2n
Til rækken af alkaner svarer en række alkener, der hver har en dobbeltbinding i molekylet.
Deres navne svarer til alkanernes. Blot er endelsen –an skiftet med endelsen –en. Hvis
en kulbrinte optræder med en dobbeltbinding (=), er der tale om en umættet forbindelse.
En enkeltbinding i etan (C2H6) kan erstattes med en dobbeltbinding. (C2H4)
Etan
C2H6
Eten
C2H4
Da det ikke vil være muligt at danne en dobbeltbinding hos metan, vil den første alken
derfor være eten med to C–atomer.
Industriel fremstilling af eten sker ved spaltning (cracking) af råolie ved høj temperatur
f.eks.
C18H38  C8H18 + C6H12 + 2 C2H4
Alkenerne er udgangspunktet for en række kemiske forbindelser i plastindustrien. De er
reaktionsvillige med andre molekyler og brændbare.
Eten kan under højt tryk omdannes til store molekyler, der kaldes et højmolekylært stof
med en molekylemasse på 50.000 unit. Dette molekyle kaldes derfor for poly-eten ( polyetylen)
-6-
Propen - C3H6
Propen kan dannes ved spaltning af propan, hvorved der frigøres hydrogen.
C3H8  C3H6 + H2
Propan kan også spaltes til eten og metan
C3H8  C2H4 + CH4
Penten – C5H10
Alkyner CnH2n-2
Til rækken af alkaner svarer også en række alkyner, hvor der findes en tredobbelt binding
(  ) i molekylet. Navnene på disse stoffer er ligeledes afledt af alkanerne.
Blot er endelsen – an skiftet ud med – yn.
Det vil ikke være muligt, at danne en tredobbelt binding hos metan. Derfor vil det første
alkyn være etyn
Etyn, der har formlen C2H2 forhandles under betegnelsen acetylen. Den er en meget
effektiv brændgas, som anvendes til f.eks. svejsning og flammeskæring.
Acetylen forhandles i rødbrune stålflasker og brænder i atmosfærisk luft med en sodende
flamme. Tilsættes den oxygen, får man en fuldstændig forbrænding ved 3160 o C samt en
hurtig arbejdsproces.
-7-
Kulbrinter.
1. Hvad hedder de fire gasser, som er alkaner?
2. Nævn de tre alkaner, som er væsker
3. Tegn C3H8 og C3H6 på stregformel. Skriv navnene på dem
4. Gør disse forbrændingsligninger færdige:
CH4 + O2 
C3H8 + 02
C4H10 + O2 
-8-
5. Udfyld de tomme felter.
Cn
Navn
C1
Kemisk formel
Molekylemasse Stregformel
CH4
Ethen
C4H8
H H H
| | |
C= C – C – H
|
|
H
H
C8
114 u
Butyn
C6H14
C5
68 u
-9-
Tegn I nedenstående skema de 4 første alkaner, alkener og alkyner.
Skriv de kemiske formel og navnene på de forskellige stoffer.
Antal C
atomer
1
2
3
H
Alkaner
H–C–H
H
Metan
CH4
Alkener
Alkyner
- 10 -
4
5
Plast
Plast er en fællesbetegnelse for en række materialer, der har fælles egenskaber. Det har
erstattet mange andre materialer som papir, gummi, træ, jern, uld og bomuld samt silke.
Plast er til mange formål bedre og billigere end de materialer, det erstatter. I Danmark
laver vi ikke selv plast, men vi køber råvarerne i udlandet til videre forarbejdning.
Råvarerne til plast stammer fra den udenlandske petrokemi, der er baseret på naturgas og
olie.
Polyethen PE C 2 H 4 
Polyethen eller polyethylen er det vigtigste plaststof for tiden. Det kendes fra plastposer,
folie, kasser, flasker, vandrør og meget andet. Det består af kulbrintekæder med mindst
10.000 C-atomer.
Udgangsmaterialet er ethen C2H4, der har en
dobbeltbinding i molekylet. Denne dobbeltbinding kan
åbnes, og der er herved mulighed for at sammensætte
flere molekyler. C2H4 kaldes for monomer, fordi de er
enkelte (mono = enkelte). De sammensatte ethener
kaldes polymerer (poly = mange).
Der er mulighed for at sammenkoble flere tusinde
ethenmolekyler. Det sker ved 150o C og et tryk på 25
atmosfære. Når processen er afsluttet, får man et hvidt
pulver, der er polyethen. Polyethen er farveløs plast, der
smelter mellem 100 og 150o C.
- 11 -
Polypropen PP C3 H 6 
Dette stof er også en kulbrinteforbindelse, men det er noget
hårdere, med et smeltepunkt, der ligger over 160o C. derfor
er stoffet mere varmefast. Det anvendes til tandbørster,
køkkenredskaber, madkasser og redskaber. Det indgår også
i fremstillingen af gulvtæpper og tovværk.
Polystyren PS C8 H 8 
Polystyren er et sprødt glasklart materiale, der bruges til
plastservice, kopper og glas.
Som skum kaldes det styropor eller flamingo. Det er meget
brugt som isoleringsmateriale i byggeri og som
indpakningsmateriale.
Poly-tera-flour-ethen PTFE C 2 F4 
Hvis hydrogenatomerne i ethen er udskiftet med flour får man stoffet PTFE.
Det er kendt under navnet Teflon der bruges som
belægning i gryder og pander. Det tåler meget høje
temperaturer(ca. 250o) uden at brænde og kan
modstå selv de skrappeste rengøringsmidler.
- 12 -
Polyvinylchlorid PVC C 2 H 3Cl 
PVC er en polymerforbindelse mellem ethen og chlor.
C2H4 + Cl2  C2H3Cl + HCl.
Reaktionsproduktet bliver chlorethen (vinylchlorid) og chlorbrinte.
Produktionen af PVC er meget stor. I Europa fremstilles der
5.000.000 tons om året. Når vinylchlorid polymeriserer, dannes
der igen en poly-forbindelse: polyvinylchlorid.
PVC er ugiftig, men vinylchloriden er til gengæld et meget giftigt
stof og er kræftfremkaldende.
Bløde plastprodukter er fremstillet af PVC. Det er produkter som
folie til mad, duge, tagrender, vinduesrammer, haveslanger,
gulvbelægning, regntøj, bilinventar og grammofonplader.
Når PVC brænder, dannes der chlorbrinte, der i vandig
opløsning er saltsyre. Ved afbrænding af 1 kg PVC dannes der
0,5 kg HCl, der svarer til 1 liter koncentreret saltsyre. Endvidere
dannes der ved afbrænding af PVC en række meget farlige
gifte, der kaldes dioxiner. Der udledes en del dioxin fra vore
forbrændingsværker. Dioxinen dannes ved al forbrænding af
affald, der indeholder chlor. Det kan være madrester, salt
(NaCl), avispapir, trykimprægneret træ og meget andet.
- 13 -
Arbejdsopgaver til plast
1. Hvad hedder de 3 grupper kulbrinter.
2. Hvordan fremstilles PVC - Tegn den på stregformel
3. Hvad betyder PVC
4. Hvad sker der, når PVC brænder
5. Hvad betyder PE plast og hvad er monomer’en for denne plasttype
6. Hvordan fremstilles PE.
7. Hvordan er PVC og PE miljømæsige
8. Hvilke af disse 2 plasttyper vil du foretrække til at pakke dine madvarer ind i.
PVC eller PE? Begrund dit svar.
9. Nævn mindst 2 andre plasttyper og fortæl, hvad de bruges til.
10. Hvor og til hvad bruges plast indenfor din uddannelse.
- 14 -
1.
Dette billede viser en typisk moderne bil.
Hvilke dele er fremstillet af plast ?
Hvilke fordele og ulemper tror du,
plastmaterialer har i forhold til metal ?
( Tænk på sikkerhed, økonomi, stil,
farve og pris)
2.
Tænk på mindst 3 ting, som i dag laves af plast,
men som for få år siden,
blev lavet af andre materialer.
3.
Prøv at give en begrundelse for, hvorfor man nu bruger plast til de ting, du har
tænkt på
4.
Hvor bruges der plast i din uddannelse – og hvilken plasttype
- 15 -
PVC – test.
Hvert hold skal bruge:




forskellige plastgenstande
bunsenbrænder
tang
lang, tyk kobbertråd
PVC indeholder clor. Det kan I påvise ved en
simpel metode, som kaldes ”Beilsteins prøve”.
Når kobberoxid, CuO som sidder uden på
kobbertråden, kommer i forbindelse med chlor,
Cl, dannes der kobberchlorid, som fordamper,
når det kommer ind i den varme flamme, og vi
får da kobbers karakteristiske grønne
flammefarve
Materiale
Indeholder
PVC
Indeholder ikke
PVC
- 16 -
Identifikation af plast vha. massefylden.
De forskellige plasttyper har
Forskellige massefylde.
Hvert hold skal bruge:





forskellige plastgenstande
salt - NaCl
sprit - etanol
vand
3 bægerglas.
Glas 1: 100 ml vand + 30 gram salt ( 1,25 g/ cm3)
Glas 2: 100 ml vand ( 1 g/cm3)
Glas 3: 50 ml vand + 50 ml etanol ( 0,91 g/cm3)
Find den omtrentlige massefylde af dine plastting ved at droppe dem ned i de
forskellige væsker og se, i hvilke væsker de flyder, og i hvilke de kan gå til bunds. Prøv
om I kan afgøre, hvilken slags plast tingene er lavet af.
Noter jeres resultater i skemaet og sammenlign dem med tabelopslag.
Glas 1
Glas 2
Glas 3
Ca. massefylde
- 17 -
Plasttype
Tabelværdi
Råvarerproduktion
Globalt er Asien med 36.5 % den største producent af plastråvarer i verden. På anden
pladsen kommer Europa (EU 25 + Norge og Schweitz) med en fjerdedel, mens USA står
for 24 % af verdensproduktionen. I Europa er Tyskland største produktionsland (8%) mens
Belgien (5 %) også er en stormagt inden for plast.
Plastråvare er en global vare, og størsteparten af de 47.5 mio. tons plast, der forarbejdes i
Europa, er også fremstilles her.
Plastpriser
Priser på de forskellige plasttyper varierer meget alt afhængig af om der er tale om såkalt
basisplast som polyethylen(PE) eller polypropylen(PP) eller en af de avancerede tekniske
plasttyper fx inden for nylontyper. Man regner med at der er mere end 10.000 forskellige
plasttyper.
Fælles for al plast er, at den er steget i pris på grund af stigningen i olieprisen. Siden 2003
er priserne på basisplast mere end fordoblet til en pris pr. ton i 2007 på ca. 10.000 kroner.
Forarbejdning af plast
Plastindustrien er en meget stor industri i Europa. Den beskæftiger 1.6 mio. mennesker,
forarbejder 47.5 mio. tons plast og omsætter for 2.100 mia. kroner. Danmark forarbejder
lidt mere plast end gennemsnitttet i Europa opgjort pr. indbygger, nemlig 600.000 tons.
Tyskland og Italien forarbejder mest plast, tilsammen cirka 40 %.
- 18 -
Der er meget stor forskel på, hvor meget plast, der forarbejdes i forskellige verdensdele. I
Vesteuropa og USA ligger vi på over 100 kilo pr. borger, mens der gennemsnitligt i hele
verden forarbejdes godt 30 kilo pr. hoved. Det afrikanske kontinent ligge i bund med kun
godt 10 kilo pr. person.
Den danske plastindustri
Den danske plastindustri består af 500 virksomheder, der beskæftiger 33.500 mennesker
og omsætter for 42.5 mia. kr. om året. Den danske industris produkter er såkaldte high
market produkter med relativt højt videnindhold. Eksporten er på mere end 70 %, hvilket er
lige så meget som landbrugseksporten.
Nyttiggørelse af plastaffald
Den store mængde plast, der gennem de sidste 60 år har været anvendt i produkter i
stedet for alternative materieler, sætter sig naturligvis spor i affaldsmængden. Den var i
2005 for Europa (EU 25 + Norge og Schweitz) på 22 mio. tons. Dette affald repræsenterer
en vigtig ressource, som bør udnyttes effektivt ved genanvendelse til nye produkter og til
energifremstilling.
Både energiudnyttelse og genanvendelse stiger i disse år. Knap 6,4 mio. tons udnyttes til
energifremstilling, mens 3.8 mio. tons bliver genanvendt til nye produkter.
Nyttiggørelse i Danmark
Danmark ligger i front sammen med Schweitz og Sverige, hvor vi udnytter næsten al
plastaffaldet til enten el og fjernvarme eller til nye produkter.
Mekanisk genanvendelse spiller i Danmark en lidt mindre rolle end den gør i mange andre
europæiske lande, men det skyldes først og fremmest vores effektive genbrugssystem
for øl og sodavand. Genbrug tæller nemlig ikke med i statistikken. Gjorde den det
ville Danmark klare sig væsentligt bedre i sammenligningen.
EU lovgivning styrer på flere områder nyttiggørelsen af plast. Der er regler for
genanvendelse af plast fra emballage, elektriske og elektroniske produkter samt biler.
Tilsammen repræsenterer disse produkter en meget stor mængde af den plast vi
bruger. EU har også via et direktiv indført principielt forbud imod at lægge affald, der kan
energiudnyttes, på lossepladser.
I Danmark genanvendes i 2005 ialt 19.1 % af plastemballageaffald. Den procent skal op
på 22.5 i 2008.
Udviklingen i råvareforbrug siden 60'erne og til i dag, hvor der globalt anvendes ca. 230
mio. tons plast, er forløbet eksplosivt. Stadig anvendes dog kun 4 % af olie og gas til
plastfremstilling.
- 19 -