Princip Kemi 9.2 · Försurning och metaller 13 sidor A4 · print-ready
Kapitel 9 · Kemi och miljö
Hero — Försurning: surt regn faller mot en sjö med döda träd längs stranden, pH-skala synlig
Figur 9.2.0 Surt regn med pH 3–4 dödar fisk, frigör aluminium ur marken och löser ut tungmetaller ur sediment.
9.2 · Avsnitt

Försurning och metaller

Regn är naturligt svagt surt — pH ca 5,6 — för att koldioxid i luften bildar kolsyra. Men sedan industrialiseringen tillkommer svaveldioxid och kväveoxider från kolkraft och bilar. De bildar svavelsyra och salpetersyra. Regnet kan få pH 4 — tio gånger surare än normalt.

Effekten på sjöar är dramatisk: när pH sjunker frigörs aluminium ur mark som angriper fiskgälar, och tungmetaller löses ut ur sediment. Sverige har kalkat hundratals sjöar, men källorna till försurningen kom ofta från andra länder.

I det här avsnittet lär vi oss kemin bakom försurning, hur metaller beter sig i sura miljöer, och havsförsurningens mekanism.

Lärandemål

  • H⁺ Skriva reaktionerna för SO₂ och NOₓ → svavelsyra och salpetersyra i atmosfären.
  • pH Förklara pH-skalans effekter på sjöar, mark och byggnadsmaterial.
  • Al Redogöra för hur sura marker frigör aluminium och tungmetaller ur sediment.
  • CaCO₃ Diskutera kalkning, katalysatorer och gränsöverskridande luftföroreningar.

Öppningsfrågan

En nordsvensk sjö hade pH 6,5 på 1960-talet. 1980 mättes pH 4,5 — alla fiskar döda. Försurningen kom inte från lokala källor utan var industriutsläpp från Polen och Tyskland, transporterade med vindar.

Hur kan ett utsläpp på 1 000 km avstånd dräpa en hel sjö? SO₂ reagerar med vatten i molnen till svavelsyra. Det faller som surt regn — var vinden tar det.

Surt regn — nederbörd med pH under 5,6. Orsakas av SO₂ och NOₓ som reagerar med luftfuktighet till svavelsyra (H₂SO₄) och salpetersyra (HNO₃).
Havsförsurning — CO₂ löser sig i havsvatten: CO₂ + H₂O ⇌ H⁺ + HCO₃⁻. Havets pH har sjunkit från ~8,25 (1800) till ~8,05 (2025). Kalkskalsorganismer hotas.
1 / 13
9.2 · Försurning och metaller

Vad orsakar försurningen?

Tre elever diskuterar vad som gör att sjöar försuras. En tänker rätt. Två bär på vanliga missuppfattningar. Vem resonerar korrekt?

Begreppsbild 9.2 - Försurning och metaller: tre elever diskuterar försurning och metallers rörlighet.
Figur 9.2.CC Begreppsbild: tre elever diskuterar försurning och metallers rörlighet. Vem resonerar mest korrekt?
ÖVNING 9.2.A
  1. Skriv reaktionen: svaveldioxid + vatten → svavelsyra (två steg).
  2. Varför dör fiskar när sjöns pH sjunker under 5?
📖 Fältarbete: Östersjön del 2
Östersjöns kustsjöar har lägre buffertkapacitet och lägre pH. pH-data längs kusten: Rissvasar del 2 →
2 / 13
Kapitel 9 · Kemi och miljö

När pH sjunker frigörs metallkomplex som annars sitter bundna i mineral. Aluminium löser sig vid pH under 5 och angriper fiskgälar. Tungmetaller som bly, kadmium och kvicksilver frigörs ur sediment och hamnar i matkedjan.

pH 7,0 Al³⁺ bundna i mineral. Tungmetaller stabila i sediment.pH 5,5 Aluminiumjoner börjar lösa sig. Känsliga kräftdjur dör.pH 5,0 Al³⁺ hög konc. Fiskgälar täcks av slem — andning störs.pH 4,5 Bly, kadmium, kvicksilver löses ut. Abborrar dör.pH 4,0 Nästan all fiskfauna borta. Sjön klar men biologiskt tom.
Figur 9.2.2 pH-effekter på sjöns kemiska och biologiska tillstånd.

Havsförsurning — en annan mekanism

Havet absorberar ~30% av atmosfärens CO₂. Reaktionen bildar H⁺-joner och sänker pH. Sedan 1800 har havets pH sjunkit 0,2 enheter — logaritmisk skala, så 0,2 = 58% fler H⁺-joner.

Kalciumkarbonat — samma molekyl, två skådeplatser

Den känsliga balansen mellan CaCO₃ och syra spelas upp överallt: i kaffekokarens bottensats, i grottornas droppstenar och på havsbottnen.

Kalkbeläggning på metallyta i närbild
Kalkbeläggning vardagskemi Hårt vatten innehar Ca²⁺ och HCO₃⁻. Vid uppvärmning fälls CaCO₃ ut på värmeelement och kaffekokare.
Stalaktit i grotta med kalkavlagringar
Stalaktit geologisk tidsskala Sur regn löser kalksten i berget. I grottan avgår CO₂ ur droppen och CaCO₃ återbildas — ca 0,1 mm/år.
Reaktionen i båda fall: CaCO₃ + H₂O + CO₂ ⇌ Ca(HCO₃)₂. Åt vänster vid kalkning av sjö och stalaktit-bildning. Åt höger vid havsförsurning och när kalksten vittrar.
Stor insikt

Kalkning höjer pH tillfälligt — men löser inte utsläppen. Aluminium som frigjorts kan finnas kvar i sedimenten länge efter att pH normaliserats.

ÖVNING 9.2.B
  1. Flodkräftor återhämtar sig inte trots normalt pH. Ge en kemisk förklaring.
  2. Förklara varför ökad CO₂ i atmosfären sänker havets pH.
3 / 13
9.2 · Försurning och metaller

Steg för steg: förbränning → försurning av sjö

Spåra orsaken till att en Norrlandsjö fick pH 4,5 — från ett kolkraftverk i Polen till fiskdöden.

1Svavel i kolet förbränns: S + O₂ → SO₂
2SO₂ transporteras med vindar norrut — upp till tusentals km.
3I molnen: SO₂ + H₂O → H₂SO₃ → oxideras → H₂SO₄. Regnet är surt.
4Surt regn faller i sjön. pH sjunker → Al³⁺ löses ut → fiskgälar täcks → fiskdöd.

Steg för steg: kalksten löses upp — stalaktit byggs upp

Samma kemi, omvänd riktning. Följ kalciumkarbonatet från bergrum till grottans tak.

1Regn + CO₂ i luften: CO₂ + H₂O → H₂CO₃ (kolsyra, mycket svag).
2Kolsyran löser kalksten i berget: CaCO₃ + H₂CO₃ → Ca(HCO₃)₂ (lösligt vattenkalk).
3Lösningen droppar från grottak. CO₂ avgår till grottluften (lägre tryck).
4Reaktionen vänder: Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + CO₂ + H₂O — stalaktit växer ~0,1 mm/år.
Samma reaktion, båda riktningar: CaCO₃ + H₂O + CO₂ ⇌ Ca(HCO₃)₂. Åt höger löses kalksten (vittring, havsförsurning, kalkbeläggning som löses av citronsyra). Åt vänster bildas kalksten på nytt (stalaktiter, kalkbeläggning som fälls ut i värmeelement).
ÖVNING 9.2.C
  1. Vilka TWÅ åtgärder ger störst minskning av försurande utsläpp kemiskt sett?
  2. Kalkning: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂. Hur neutraliseras syran?
4 / 13
Kapitel 9 · Kemi och miljö
1 Vilket pH har naturligt regnvatten (opåverkat av luftföroreningar)? s. 255
2 Vilka två gaser är huvudorsaken till surt regn från industriella utsläpp? s. 255-256
3 Varför är aluminium extra farligt för fisk när sjö-pH sjunker? s. 257
4 Havsförsurning beror på att CO₂ löses i havsvatten. Vilket ämne bildas och vad händer med pH? s. 258-259
5 / 13
9.2 · Försurning och metaller
5 Skriv den kemiska reaktionen när svaveldioxid (SO₂) reagerar med vatten och syre för att bilda svavelsyra (H₂SO₄). s. 256
6 / 13
Kapitel 9 · Kemi och miljö
6 En sjö i Dalarna hade pH 6,5 år 1960. År 1980 mättes pH 4,5. Förklara steg för steg vilka kemiska processer som ledde till denna förändring och vilka biologiska effekter den troligtvis hade. s. 255-257
1 Steg 1: Identifiera källorna — kolkraft och bilar släpper ut SO₂ och NOₓ. Utsläppen sker ofta i Storbritannien och Centraleuropa men transporteras med vindar.
2 Steg 2: Atmosfärisk kemi — SO₂ + H₂O + ½O₂ → H₂SO₄ (svavelsyra). NOₓ + H₂O → HNO₃ (salpetersyra). Löses i regndropparna.
3 Steg 3: Sjöns buffring tar slut — karbonatsystemet (HCO₃⁻) neutraliserar en tid, men ett pH-fall från 6,5 till 4,5 visar att bufferten är uttömd.
4 Steg 4: Biologiska effekter — Al³⁺ löses ur mark, angriper fiskgälar (koagulerar slem), fisken kvävs. Kräftdjur och bottendjur försvinner. Sjön ser klar ut men är biologiskt utarmad.
7 Havens pH har sjunkit från 8,2 till ca 8,1 sedan industrialiseringen. Det låter litet — men argumentera med hjälp av pH-skalans logaritmiska natur varför detta är en signifikant förändring för marina organismer. s. 258-259
7 / 13
9.2 · Försurning och metaller
8 Sverige har kalkat hundratals sjöar sedan 1970-talet. Förklara den kemiska principen bakom kalkning och diskutera varför det är en behandling av symptom snarare än orsaken. s. 259-263
8 / 13
Kapitel 9 · Kemi och miljö
9 Diagram: Tre sjöar (A, B, C) mäts under 20 år. Sjö A: pH stabilt 6,8. Sjö B: pH sjunker 7,0 → 5,0, sedan stiger till 6,0 vid kalkning. Sjö C: pH sjunker 7,0 → 4,0, ingen kalkning. Vilket påstående är korrekt? s. 255-259
Buffringskapacitet från kalkrik berggrund förklarar varför Sjö A klarar sig. Sjö B visar att kalkning hjälper temporärt men inte löser utsläppskällorna. Sjö C vid pH 4,0 utan kalkning är biologiskt utarmad.
10 Skaldjur som musslor och ostron bildar skal av kalciumkarbonat (CaCO₃). I surare hav löses CaCO₃: CaCO₃ + 2H⁺ → Ca²⁺ + H₂O + CO₂. Vilken slutsats är korrekt för hur havsförsurning påverkar marina ekosystem? s. 258-263
Kalcifierande organismer (skaldjur, koraller, plankton) är basen i marina ekosystem. Ökad H⁺-koncentration löser CaCO₃ kemiskt och hämmar kalcifieringsprocessen — redan nu mätbara effekter på korallrev i tropikerna.
9 / 13
9.2 · Försurning och metaller
10 / 13
Kapitel 9 · Kemi och miljö
11 / 13
9.2 · Växthuseffekten och försurning

Koldioxid och svaveldioxid är centrala i diskussionen om klimatförändringar och försurning. Dessa uppgifter kopplar kemi till globala miljöproblem och tränar dig att skriva reaktionsformler, tolka pH-förändringar och göra enkla beräkningar.

ÖVNING 9.2.E — Växthuseffekten och försurning
  1. Kolsyrebildning [2]
    Skriv den balandserade reaktionsformeln för när koldioxid löser sig i vatten och bildar kolsyra. Ange syrans fullständiga kemiska formel.
    Vad kallas denna förening?
  2. Havsförsurning [2]
    Mängden CO₂ i atmosfären har ökat från ca 280 ppm (förindustriell nivå) till över 420 ppm idag. Havens pH har sjunkit från 8,2 till ca 8,1.
    (a) Förklara med en kemisk reaktion varför havets pH sjunker när CO₂ ökar.
    (b) Varför är pH-förändringen problematisk för korallrev och musslor?
  3. Surt regn — SO₂ [2]
    Svaveldioxid (SO₂) från förbränning reagerar med vatten i atmosfären och bildar svavelsyrlighet.
    (a) Skriv reaktionsformeln: SO₂ + H₂O →
    (b) Vad kallas detta fenomen?
  4. Surt regn angriper marmor [3]
    Marmor (CaCO₃) i statyer och byggnader angrips av surt regn som innehåller svavelsyrlighet (H₂SO₃).
    (a) Skriv den balanserade reaktionsformeln:
    CaCO₃ + H₂SO₃ →
    (b) Vilken av produkterna är ett problem för stenskulpturen och varför?
    (c) Varför är CaSO₃ (kalciumsulfit) en skadlig produkt för stenen?
  5. Beräkning — bilars CO₂-utsläpp [3]
    En genomsnittlig bil släpper ut 120 g CO₂ per kilometer.
    (a) Beräkna den totala mängden CO₂ (i kg) som bilen släpper ut under ett år om den körs 10 000 km.
    (b) Omvandla till ton CO₂ per år.
    (c) Om Sverige har ca 5 000 000 personbilar med samma utsläpp — hur många ton CO₂ släpps ut per år totalt av svenska bilar? Ange i megatton (Mt).
12 / 13
Kapitel 9 · Kemi och miljö
13 / 13
Princip Kemi — lärobok i kemi med singaporiansk pedagogik. Skapad av Albin Holmqvist.