Sötningmedel i Coca-Cola
Aspartam
Till höger visas strukturformeln för Aspartam (E 951). Aspartam är en dipeptid mellan aminosyrorna asparginsyra (C9H11NO2) och fenylalanin (C9H11NO2). Peptidbindning uppstår mellan en karboxylgrupp, -COOH, och en aminogrupp, -NH2.
Aspartam är ca 200 gånger sötare än vanligt socker (sackaros) och är vanligt förekommande som sötningsmedel ibland annat läsk, cider, tuggummi och sylt. Alla sötningsmeddel har E-nummer. Det är billigare att framställa Aspartam än vanligt socker. Hurvida det är nyttigt att använda sig av det konstgjorda ämnet Aspartam råder det delade meningar om. Motståndare hävdar att sötningsmedlet kan ligga bakom cancer medan anhängare förnekar att det skulle vara skadligt.
Acesulfam K
Det andra sötningsmedlet i Coca-Cola Light är kaliumsaltet av acesulfamsyra. acesulfam K, där K står för Kalium benämns E 950 i varudeklarationer och är som Aspartam ett syntetiskt sötningsmedel, dvs ett konstgjort sötningsmedel. Likt Aspartam innehåller Acesulfam K i stort sett inga kalorier men ger nästan lika mycket sötma som vanligt socker. Även Acesulfam K misstänks för att ge liknande biverkningar som Aspartam men motståndare dementerar detta och båda ämnena är idag tillåtna som syntetiska sötningsmedel i livsmedel..
Substansmängd
Substansmängd anger hur mycket man har av ett ämne. Ett annat namn är ämnesmängd eller helt enkelt mängd.
| Exempel:
- 1 mol H20 innehåller 6,022·1023 molekyler H20.
- 1 mol NaCl innehåller 6,022·1023 st NaCl.
- osv. ...
|
Definitionen av en mol
Enheten för substansmängd är mol. En mol motsvarar ett mycket stort antal partiklar. Hur många partiklar som finns i en mol har man kommit fram till på följande sätt: Anta exakt 12 gram kol som består av nukleiden 12C. Denna substansmängd innehåller ett bestämt antal atomer, NA. NA utgör en mol av ett ämne och är uppmätt till 6,022·1023. NA brukar även kallas Avogadros konstant.
Varför måste man krångla till det med mol?
Om du köper äpplen i affären så kan du räkna dem ett och ett och t.ex. säga att du ska ha 4 st Cox Orange och 4 st Ingrid Marie. Om du köper skruvar och muttrar är det inte så praktiskt att räkna 500 skruvar och 500 muttrar en och en, utan du köper hellre 5 förpackningar om 100 skruvar och 5 förpackningar om 100 muttrar.
Om du ska låta väte och syre reagera för att bilda vatten så är det inte särskilt praktiskt att ange att 1 204 400 000 000 000 000 000 000 molekyler vätgas ska reagera med 602 200 000 000 000 000 000 000 molekyler syrgas för att bilda 1 204 400 000 000 000 000 000 000 molekyler vatten. Då är det mycket mera praktiskt att säga att 2 mol vätgas reagerar med 1 mol syrgas och bildar 2 mol vatten, eller med reaktionsformel 2 H2 + 1 O2 " 2 H2O.
Dessutom är enheten mol vald så att vikterna för grundämnena i stort sett blir heltal (men inte exakt om man ska vara noga):
- 1 mol väteatomer väger c:a 1 g
- 1 mol heliumatomer väger c:a 2 g
- 1 mol litiumatomer väger c:a 3 g
- ...
- 1 mol kolatomer väger c:a 12 g
- ...
- 1 mol syreatomer väger c:a 16 g
- osv.
Det blir då lätt att räkna på molekylvikter, t.ex. när vi räknar ut hur många gram vätgas och syrgas som reagerar till hur många gram vatten:
- 2 mol H2 väger c:a 2·(1+1) = 4 g
- 1 mol O2 väger c:a 1·(16+16) = 32 g
- 2 mol H2O väger c:a 2·(1+1+16) = 36 g
Alltså reagerar 4 gram vätgas med 32 gram syrgas och bildar 36 gram vatten. I själva verket blir det lättare, inte krångligare om man räknar med mol.
Koncentration
Ett ämne kan vara koncentrerat eller utspätt. Koncentrationen är ett mått på detta, men den kan anges på flera sätt. Vilket sätt man använder beror på vad som är mest praktiskt. Man kan se på enheten för koncentrationen hur den mäts.
Molaritet (mol/liter)
Koncentration (c) mäts oftast i enheten molar vilket betyder mol per kubikdecimeter som också betecknas M. Dessutom är en kubikdecimeter detsamma om en liter. Därför gäller att molar, mol/dm3, mol/liter och M alla betyder samma sak.
Sambandet mellan koncentrationen (c), ämnesmängden (n) och lösningens volym (V)är alltså cmolaritet = n/V [molar = mol/liter].
Molalitet (mol/kg)
|
Exempel: Vad är molaliteten (m) för en lösning då man löser 32,0 g av CaCl2 i 270 g vatten?.
Lösning: Molekylmassan för CaCl2 fås av periodiska systemet och kan bestämmas till 110,98 g/mol. Substansmängden blir då massan genom molekylmassan dvs 32,0/110,98 = 0,288 mol. Nu kan molaliteten bestämmas. Vi har 270 gram lösningsmedel dvs 0,27 kilo. Molaliteten blir då 0,288/0,27 = 1,06.
Svar: c = 1,06 mol/kg
|
Molalitet är inte en felstavning utan anger koncentrationen som mol av det lösta ämnet per vikt (kilogram) lösningsmedel. Enheten för molalitet är m, vilket är olyckligt eftersom det lätt förväxlas med längdenheten meter. Bättre är att skriva molal.
Sambandet mellan koncentrationen (c), mängden löst ämne (n) och lösningsmedlets vikt (m) är alltså cmolalitet = n/m [molal = mol/kg].
Viktsprocent (kg/kg som %)
Viktsprocent används när det är enklast att väga det lösta ämnet och lösningen. Till exempel använder man viktsprocent när man anger fukthalten i ett material. Om 200 g äpple innehåller 170 g vatten så är vattenhalten c = 100%·170/200 = 100%·0,85 = 85 % (w/w). Havets salthalt brukar också anges i viktsprocent och ligger kring 3,5 % (w/w) vilket innebär att i 100 g havsvatten finns 3,5 g salt.
Volymprocent (liter/liter som %)
Sambandet mellan koncentrationen (c), volymen löst ämne (en vätska) (V) och lösningens totala volym (Vtot)är alltså c = 100%·V/Vtot [% (v/v)]. Lägg märke till att man kompletterar enheten % med (v/v) som är engelska och betyder "volume/volume" för att veta vilken typ av procentangivelse det gäller.
Viktsprocent används när man blandar vätskor. Till exempel är etanolhalten i T-röd vanligen 95 % (v/v). Det innebär att i 1000 ml T-röd är löst 950 ml etanol. c = 100%·950/1000 = 100%·0,95 = 95 % (v/v).
Vikt per volym-procent (kg/liter som %)
Vikt per volym uttryckt i procent är en en lite märklig enhet eftersom man egentligen inte kan jämföra vikt och volymn för att räkna ut procenttalet. Det är som att jämföra äpplen och päron. Men genom att bestämma att 1 g/ml ska motsvara 100 % så får man en användbar enhet.
Sambandet mellan koncentrationen (c), vikten löst ämne (m) och lösningens volym (Vtot)är alltså c = 100%·m/Vtot [% (w/v)]. Man kompletterar enheten % med (w/v) som är engelska och betyder "weight/volume" för att veta vilken typ av procentangivelse det gäller.
Vikt per volym-procent används när man löser ett fast ämne i en vätska. Om du till exempel löser 1 g stearin i bensin till volymen 20 ml så blir koncentrationen c = 100%·1/20 = 100%·0,05 = 5% (w/v).
Densitet
Densitet är ett mått av massa per volymenhet. SI-enheten är kg/m3. SI-enheten är det internationella systemet för enheter och kommer från franskans Système International d´unités. Den tidigare benämningen på densitet var specifik vikt, men nu används inte den benämningen.
| Ämne |
Densitet (kg/m3) |
| Luft |
0,0012 (vid NTP) |
| Vatten |
1,0 (vid 4 °C) |
| Magnesium |
1,7 |
| Aluminium |
2,7 |
| Järn |
7,8 |
| Koppar |
8,9 |
| Bly |
11,3 |
| Guld |
19,3 |
Det ämne på jorden som har störst densitet är det metalliska grundämnet osmium. Med en densitet på 22,6 kg/L är den tyngst av alla. Osmium utgör tillsammans med iridium, palladium, platina, rodium och rutenium gruppen platinametaller. Alla dessa metaller har en i jämförelse med andra metaller hög densitet. I tabellen till höger visas densiteten för några vanliga ämnen.
De flesta ämnen utvidgar sig när de blir varmare
vilket innbär att densiteten minskar med temperaturen. Det
finns dock undantag, t.ex. vatten.
Vatten har olika densitet beroende på temperaturen. Fruset vatten har lägre densitet än flytande vatten fast det egentligen är samma ämne men med olika aggregationsformer. Att vatten utvidgar sig när det fryser har nog många blivit varse om när de glömt en läskedrycksflaska i frysen för länge. I teorin så minskar densiteten för innehållet i flaskan eftersom volymen ökar (densitet = massa per volymenhet).
Arkimedes princip
Densitet har varit viktigt att kunna tillämpa genom tiderna. Mellan år 287-212 f.Kr. levde en man som fick i uppdrag att undersöka om kungakronan som en guldsmed tillverkat var av rent guld och inte en blandning av guld och en annan metall. Mannen hette Arkimedes och den princip som han utvecklade kom att kallas Arkimedes princip. Den lyder så att "lyftkraften är lika stor som tyngden av den undanträngda vätskan eller gasen". Ett annat sätt att uttrycka det är att säga att den undanträngda massan väger lika mycket som föremålet, som tränger undan vätskan.
Här har du ett knepigt problem att fundera på: En man sitter i en båt som flyter i en vattenbassäng. Han har en tung sten i båten. Mannen kastar stenen överbord. Sjunker eller stiger vattennivån i bassängen eller förblir den oförändrad?
|
Introduktion
