Pracownia chemiczna miejsce przeprowadzania doświadczeń Chemicy to ludzie, którzy przeprowadzają doświadczenia, aby odpowiedzieć na różne pytania, na przykład takie: Dlaczego z lodowych sopli kapie woda? Co się dzieje z drewnem spalanym w ognisku? 6 Co zrobić, aby woda morska przestała być słona i nadawała się do picia?
Doświadczenia chemiczne przeprowadza się w laboratorium chemicznym lub pracowni chemicznej przy użyciu szkła laboratoryjnego i sprzętu laboratoryjnego. Sprzęt laboratoryjny i szkło laboratoryjne łapa metalowa pierścień statyw metalowy łyżka do spalań bagietka termometr palnik gazowy łapa drewniana szkiełko zegarkowe statyw do probówek probówka zlewka kolba lejek 7
1 Właściwości substancji Jak rozumieć powiedzenie: Twardy jak skała? Każda substancja ma cechy, które odróżniają ją od innych substancji. Cechy wyjątkowe dla danej substancji nazywamy właściwościami. Na przykład mówimy, że cukier jest słodki. cukier jest słodki substancja Wykonaj doświadczenie, w którym zbadasz właściwości cukru i mąki ziemniaczanej. Doświadczenie 1. Badamy właściwości fizyczne substancji Przygotuj niewielkie ilości cukru i mąki ziemniaczanej na dwóch szkiełkach zegarkowych. Cukier to inaczej sacharoza, a mąka ziemniaczana to skrobia. Do doświadczenia potrzebne też będą dwie zlewki z zimną wodą, jedna z gorącą wodą i dwie bagietki. Przyjrzyj się substancjom na szkiełkach zegarkowych. Wsyp cukier do zlewki z zimną wodą, a mąkę do zlewek z zimną i gorącą wodą. Zamieszaj je bagietką. Właściwości fizyczne Skrobia Sacharoza w a ciwo cukru Stan skupienia: gazowy, ciekły, stały substancja stała substancja stała Barwa biała bezbarwna, ale gdy kryształy są mniejsze, wydaje się biała Połysk bez połysku bez połysku 16 Rozpuszczalność w wodzie pęcznieje w gorącej wodzie bardzo dobrze się rozpuszcza
Stan skupienia, barwa, połysk i rozpuszczalność w wodzie to właściwości fizyczne substancji. Do właściwości chemicznych substancji zaliczamy zapach oraz palność. Zbadajmy, czy kreda szkolna i wata tak samo szybko się spalą. Doświadczenie 2. Pokaz. Badamy właściwości chemiczne substancji Na jednym szkiełku zegarkowym umieszczamy niewielki kawałek kredy, a na drugim mały kłębek waty, np. wacik kosmetyczny. Próbujemy zapalić obie substancje. Wata spaliła się bardzo szybko, a kreda nawet się nie zapaliła. Wata składa się z substancji o nazwie celuloza, a kreda to węglan wapnia. Na podstawie tych obserwacji można określić właściwości badanych substancji: celuloza jest substancją palną, a węglan wapnia jest substancją niepalną. Niektóre substancje mają właściwości, które mogą zagrażać zdrowiu ludzi, zwierząt czy też niszczyć rośliny. Wówczas na ich opakowaniach umieszcza się specjalne rysunki znaki ostrzegawcze. Znaki ostrzegawcze Substancja drażniąca Substancja toksyczna Substancja skrajnie łatwo palna Substancja niebezpieczna dla środowiska Substancja wybuchowa Substancja żrąca 17
Ćwiczenia 1 W każdym z podanych zdań podkreśl wyraz mówiący o właściwości wody. Stan skupienia: gazowy, ciekły, stały. Barwa: czerwona, biała, bezbarwna. Zapach: bez zapachu, charakterystyczny, drażniący. Palność: niepalna, palna. 2 Na zdjęciu przedstawiono badanie właściwości siarki. Połącz strzałką zdjęcie z właściwością, którą zbadano. Następnie odpowiedz na pytanie. Zbadana właściwość siarki jest właściwością fizyczną czy chemiczną tej substancji? rozpuszczalność w wodzie palność barwa Spalanie siarki w tlenie zapach 3 Korzystając z podanych niżej właściwości substancji i oznaczeń umieszczonych na opakowaniach produktów, podpisz rysunki. substancja łatwo palna substancja toksyczna substancja drażniąca substancja żrąca substancja wybuchowa substancja niebezpieczna dla środowiska 18
4 Zbadaj właściwości soli kuchennej. Uwaga! Wyjątkowo możesz zbadać smak tej substancji. Właściwości fizyczne Stan skupienia: Barwa: Rozpuszczalność w wodzie: Właściwości chemiczne Zapach: Smak: Sól kuchenna 5 Połącz rysunek z odpowiednim opisem zachowania się w przypadku używania produktu z takim oznaczeniem. Wszelkie pozostałości tej substancji należy zbierać do pojemnika, nie wolno jej wylewać ani wyrzucać do śmietnika, ponieważ jest ona niebezpieczna dla środowiska może zniszczyć rośliny i zagrozić życiu zwierząt. Substancja ta może podrażnić skórę i drogi oddechowe, dlatego należy korzystać z rękawic ochronnych podczas jej używania i nie wdychać oparów. Należy używać tej substancji z dala od źródła ognia, ponieważ jest łatwo palna. Pod żadnym pozorem nie wolno wkładać tej substancji do ust, ponieważ jest toksyczna. Substancja żrąca należy uważać na skórę i odzież podczas jej stosowania. Substancja wybuchowa, koniecznie trzeba ją przechowywać z dala od źródła ognia. 19
Czy wiesz... Metale dobrze przewodzą prąd i ciepło. Metale nie mają zapachu. Metale to pierwiastki chemiczne, np.: Metale nie rozpuszczają się w wodzie. 32
Metale są kowalne i ciągliwe, to znaczy, że można im nadawać różne kształty. Ag srebro Cu miedź Metale mają metaliczny połysk. Metale mają barwę srebrzystobiałą lub srebrzystoszarą, wyjątkiem jest miedź, która jest czerwonobrązowa i złoto, które jest żółte. Au złoto Metale mają stały stan skupienia, wyjątkiem jest rtęć, która jest cieczą. Metale ulegają korozji, czyli rdzewieją. Rdzewienie to proces, który powoduje niszczenie metalu. 33
Podsumowanie 1. Właściwości substancji (np. soli) dzielą się na: Właściwości fizyczne Właściwości chemiczne stan skupienia: stały zapach: bez zapachu barwa: bezbarwna palność: niepalna rozpuszczalność w wodzie: dobra 2. Gęstość substancji można policzyć, korzystając ze wzoru: d = m V gęstość [g/cm 3 ] masa [g] objętość [cm 3 ] 3. Na co dzień w naszym otoczeniu obserwujemy: Zjawiska fizyczne parowanie krzepnięcie topnienie Reakcje chemiczne spalanie kiszenie ogórków pieczenie ciasta 46
Podsumowanie 4. Pierwiastki chemiczne to substancje proste. Związki chemiczne to substancje złożone powstałe z połączenia różnych pierwiastków chemicznych. 5. Pierwiastki chemiczne oznacza się symbolami chemicznymi. Nazwa pierwiastka chemicznego w giel siarka elazo glin rt srebro Symbol chemiczny pierwiastka C S Fe Al Hg Ag 6. Pierwiastki chemiczne ze względu na właściwości dzieli się na: Metale Niemetale większość ma stały stan skupienia (wyjątek: rtęć), mają metaliczny połysk, większość ma barwę srebrzystobiałą lub srebrzystoszarą (wyjątek: złoto i miedź), przewodzą prąd elektryczny i ciepło, można je stapiać. mają różny stan skupienia, mają różne barwy, nie przewodzą prądu elektrycznego, większość ma charakterystyczne zapachy, nie mają metalicznego połysku. 7. Składniki mieszaniny niejednorodnej są widoczne. Składników mieszaniny jednorodnej nie można zobaczyć. Substancje Mieszaniny proste złożone jednorodne niejednorodne pierwiastki chemiczne związki chemiczne metale niemetale 47
Sprawdzian 1 Podpisz właściwymi nazwami szkło laboratoryjne i sprzęt laboratoryjny przedstawione na zdjęciach: kolba łapa drewniana zlewka probówka palnik gazowy 2 Podkreśl nazwy substancji w podanych zdaniach. Drut miedziany jest wykonany z miedzi. Wata cukrowa jest wykonana z cukru. Most jest wykonany ze stali, której składnikiem jest żelazo. 3 Podkreśl właściwości wody. Stan skupienia: gazowy, ciekły, stały Barwa: czerwona, biała, bezbarwna Zapach: bez zapachu, charakterystyczny, drażniący Palność: niepalna, palna 4 Podpisz symbole we wzorze na gęstość. d = m V 48 5 Masa wody wynosi 2 g, a jej objętość to 2 cm 3. Oblicz gęstość wody. Dane: Szukane: objętość wody V = 2 cm 3 gęstość d =? g/cm 3 masa m = 2 g Rozwiązanie: Odpowiedź: d = Gęstość wody wynosi.
Sprawdzian 6 Co ma większą, a co mniejszą gęstość od gęstości wody? Uzupełnij zdania. Muszle mają gęstość od gęstości wody. Korek ma gęstość od gęstości wody. Gęstość oleju jest od gęstości wody. 7 Podpisz zdjęcia właściwymi określeniami: reakcja chemiczna zjawisko fizyczne 8 Połącz linią symbol chemiczny z nazwą odpowiedniego pierwiastka chemicznego. C glin S węgiel Fe siarka Al żelazo 49
Sprawdzian 1 W podanym równaniu reakcji zakreśl niebieską kredką substraty reakcji, a czerwoną kredką produkt reakcji. S + O 2 SO 2 2 Uzupełnij ilościową interpretację równania reakcji z poprzedniego zadania wyrazami z ramki. cząsteczką siarki tlenku siarki(iv) Jeden atom reaguje z jedną tlenu, w wyniku reakcji powstaje jedna cząsteczka. 3 Połącz pojęcia z ich opisami. Reakcja analizy Jakościowy i ilościowy zapis przebiegu reakcji za pomocą symboli i wzorów chemicznych. Reakcja syntezy Reakcja polegająca na wymianie atomów w cząsteczkach nazywa się reakcją wymiany. Równanie reakcji Reakcja, w której wyniku z jednego substratu powstaje kilka produktów. Reakcja wymiany Reakcja, w której wyniku z kilku substratów powstaje jeden produkt. 4 Połącz liniami równania reakcji z odpowiednim określeniem. 2 Mg + O 2 2 MgO reakcja analizy CuO + H 2 Cu + H 2 O reakcja syntezy 2 KClO 3 2 KCl + 3 O 2 reakcja wymiany 96
Sprawdzian 5 Uzupełnij schemat podanymi określeniami. Reakcje egzoenergetyczne Reakcje endoenergetyczne Energia się wydziela Reakcje chemiczne Energia jest dostarczana 6 Przeczytaj uważnie zdania. Wpisz literę P przy zdaniach prawdziwych i literę F przy zdaniach fałszywych. Rozkład chloranu(v) potasu zachodzący pod wpływem ogrzewania można zaliczyć do reakcji egzoenergetycznych. Reakcja syntezy polega na łączeniu się substancji i tworzeniu jednego produktu. W wyniku reakcji analizy z jednego substratu powstaje kilka produktów. 7 Obwiedź czerwoną kredką zdjęcie przedstawiające reakcje egzoenergetyczne, a niebieską kredką reakcje endoenergetyczne. 97
4 Tlenki Co powstaje w wyniku połączenia tlenu z innym pierwiastkiem chemicznym? Tlen łączy się z innymi pierwiastkami chemicznymi, w wyniku czego tworzą się związki chemiczne nazywane tlenkami. Piasek składa się przede wszystkim ze związku chemicznego tlenu z krzemem. Tlen łączy się z krzemem i tworzy tlenek krzemu(iv). Tlen łączy się z żelazem i tworzy tlenki żelaza składniki rdzy. Tlen łączy się z węglem i tworzy tlenek węgla(iv), czyli gaz, który wydychamy. Tlen łączy się z wodorem i tworzy tlenek wodoru, czyli wodę. 106 Tlen, po połączeniu się z metalami, tworzy tlenki metali: metal + tlen tlenek metalu np. wapń + tlen tlenek wapnia 2 Ca + O 2 2 CaO
Tlen, po połączeniu z niemetalami, tworzy tlenki niemetali: niemetal + tlen tlenek niemetalu np. siarka + tlen tlenek siarki(iv) S + O 2 SO 2 Reakcja łączenia się tlenu z innymi pierwiastkami chemicznymi to reakcja utleniania. Jeżeli reakcja łączenia się tlenu z innymi pierwiastkami chemicznymi zachodzi bardzo szybko oraz towarzyszy jej płomień i wydziela się ciepło, a czasem słychać też dźwięk, to taką reakcję nazywamy reakcją spalania. Zbadajmy spalanie węgla w tlenie. Doświadczenie 18. Pokaz. Reakcja spalania Do kolby stożkowej napełnionej tlenem wprowadzamy na łyżce do spalań zapalone w płomieniu palnika kawałki węgla drzewnego. kolba stożkowa łyżka do spalań węgiel drzewny Węgiel spala się w tlenie jasnym płomieniem. W wyniku reakcji węgla z tlenem powstał tlenek węgla(iv), który jest gazem. węgiel + tlen tlenek węgla(iv) C + O 2 CO 2 107
CaO tlenek wapnia służy do otrzymywania zaprawy murarskiej Czy wiesz... Al₂O₃ tlenek glinu ma zastosowanie jako materiał ścierny wykorzystywany do produkcji metali oraz past do zębów 108 SiO₂ tlenek krzemu(iv), czyli piasek, stosuje się do produkcji szkła
H₂O tlenek wodoru, czyli woda, jest niezbędny do życia ludzi, zwierząt i roślin Tlenki metali i tlenki niemetali Fe₂O₃ tlenek żelaza(iii) jest używany do produkcji lakierów i farb oraz ceramiki SO₂ tlenek siarki(iv) stosuje się do bielenia papieru i tkanin, a także jako środek dezynfekcyjny (zabija bakterie) 109