Rola substancji krystalicznych w życiu człowieka Autor: Adrian Radoń Politechnika Śląska, Wydział Mechaniczny Technologiczny
Czym są kryształy? Otaczające nas substancje możemy podzielić na amorficzne i krystaliczne. Substancje krystaliczne zbudowane są z powtarzających się elementów- komórek elementarnych. Komórki te są uporządkowane w danym ciele stałym. Każdy pojedynczy kryształ to tzw. monokryształ.
Substancje krystaliczne mogą być pochodzenia naturalnego lub uzyskane na drodze syntezy laboratoryjnej. Przedstawione przeze mnie krótkie opisy substancji krystalicznych dotyczą zarówno nieorganicznych jak i organicznych materiałów. Substancje krystaliczne możemy spotkać zarówno w kuchni, łazience, garażu czy na letnim spacerze. W pracy prezentuję zdjęcia mikroskopowe własnego wykonania.
Wodorowęglan amonu NH 4 HCO 3 Substancja używana w każdej kuchni. Służy do spulchniania wypieków, przez wydzielające się gazy podczas jej termicznego rozkładu. Dzięki niej kochane przez wszystkich amoniaczki mają typowy smak i zapach. Rozkładając się wydziela amoniak i dwutlenek węgla. W Chinach stosuje się ją jako prosty nawóz. Występuje również w proszku do pieczenia. Łatwo rozpuszcza się w wodzie. Jej kryształy można łatwo rozpoznać po zapachu, gdyż pachną amoniakiem.
Kwas cytrynowy C 6 H 8 O 7 Jedna z najbardziej rozpowszechnionych substancji krystalicznych w kuchni. Znaleźć możemy ją nie tylko w owocach, np. w soku z cytryny, ale przede wszystkim jako czysty kwas, tzw. kwasek cytrynowy. Jeżeli na produkcie spożywczym spotkamy się z oznaczeniem E330, to znaczy, że zawiera on nasz kwas cytrynowy, który jest popularnym regulatorem kwasowości. Spotkać go można w prawie każdej oranżadzie. Wykorzystuje się go również jako przeciwutleniacz, czy substrat w farmacji.
Kwas szczawiowy- HOOC COOH Każda osoba mieszkająca na wsi zna smak ciasta rabarbarowego, czy zupy szczawiowej. Kwaśny smak potraf zawdzięczamy obecności kwasu szczawiowego w tychże roślinach. Stosowany jest również do wywabiania uporczywych plam z atramentu i do usuwania rdzy. W dużych ilościach działa niepożądanie na organizm ludzki tworzy z kationami wapnia trudno rozpuszczalne sole, które osadzają się w nerkach.
Wodorowinian potasu- KC 4 H 5 O 6 Potocznie nazywany kamieniem wapiennym. Występuje w fermentujących owocach. Jest oznaką, że wino jest żywe. Nie wpływa na smak wina. Używany jest jako składnik proszku do pieczenia regulator kwasowości. Uznany został za naturalny przeciwutleniacz, a jako składnik żywności posiada symbol : E336. Ma działanie przeczyszczające.
Chlorek sodu - NaCl Chlorek sodu jest składnikiem popularnej soli kuchennej. Największe swoje zastosowanie znajduje jako przyprawa, jednak jest on również składnikiem płynów pozakomórkowych, czyli znajduje się w organizmie każdego z nas. Wykorzystywany jest również jako środek konserwujący, czy substrat do produkcji wodorotlenku sod, czy kwasu solnego. Również w zimie stosowany jest jako roztapiacz lodu na drodze, gdyż roztwór wodny soli kuchennej zamarza w niższej temperaturze niż czysta woda. Jest on głównym źródłem jonów sodu i chlorkowych dla organizmu.
Wodorowęglan sodu- NaHCO 3 Nazywany jest potocznie sodą oczyszczoną. Jako składnik żywności ma oznaczenie: E500b. Jest to popularny spulchniacz, więc występuje również w proszku do pieczenia. Dodawany jest również do żywności jako regulator ph. Służy do zmiękczania wody, a w medycynie używany jest m. in. do leczenia ciężkiej kwasicy metabolicznej, czy hiperkaliemi. Znajduje również użycie jako środek pochłaniający zapachy i wilgoć.
Kwas salicylowy- C 7 H 6 O 3 Znajdziemy go w apteczce, jako alkoholowy roztwór, tzw. spirytus salicylowy. Jest to środek dezynfekujący. W medycynie jednak największe jego zastosowanie to produkcja jakże popularnej aspiryny. Z jonami żelaza tworzy kompleks, który można wykorzystywać jako atrament sympatyczny. Kiedyś stosowano jego sole jako konserwanty żywności, jednak aktualnie zastępowane są przez benzoesan sodu i inne bezpieczniejsze związki.
Węglan wapnia CaCO 3 Substancja występująca prawie wszędzie. Składnik wielu farb. Stosowany (wraz z siarczanem wapnia) jako kreda szkolna. Składnik wielu skał. Tworzy piękne formy w jaskiniach dzięki zjawiskom krasowym. Używany do produkcji wapna palonego i gaszonego, substancji stosowanych w budownictwie. W wyniku jego prażenia powstaje tlenek wapnia, który gasimy, czyli zalewamy wodą tworząc wodorotlenek wapnia używany do farb.
Siarka krystaliczna S Siarka jest składnikiem popularnych zapałek (wraz z chloranem potasu, który będzie omówiony w następnym slajdzie.) Krystaliczna odmiana występuje w postaci kryształów jednoskośnych i rombowych. Drobno zmielona siarka stosowana jest w rolnictwie jako tani fungicyd. Opyla się nią np. truskawki, czy winogrona.
Chloran V potasu KClO 3 Substancja krystaliczna stosowana do produkcji zapałek i materiałów wybuchowych. Jest to bezbarwne ciało krystaliczne o właściwościach utleniających.
Siarczan VI miedzi II CuSO 4 Substancja krystaliczna o pięknych, niebieskich kryształach. Kolor zawdzięcza obecności 5 cząsteczek wody w strukturze krystalicznej. Bezwodny jest bezbarwny. Jego niebieskie kryształy są oznaką nieodpowiedniej eksploatacji baterii akumulatorowej w wiertarkowkrętarkach. Stosowany jako środek grzybobójczy, a bezwodny jako środek pochłaniający wodę.
Mocznik CH 4 N 2 O Jest to produkt uboczny przemian metabolicznych białek i innych związków azotowych w organizmie. Wydalany jest wraz z moczem i potem. Jest higroskopijny, a ogrzewany rozkłada się. Mocznik jest substancją bezzapachową. Używany jest jako nawóz dostarczający roślinom azotu.
Wodorotlenek sodu NaOH Wodorotlenek sodu stosowany jest w produkcji znanego środka sanitarnego tzw. kreta do udrożniania rur kanalizacyjnych. Na zastosowanie to wpływają jego właściwości żrące. Stosowany jest również do produkcji sztucznego jedwabiu i mydeł. W gospodarstwie domowym mamy do czynienia również z jego solami np. szkło wodne, czyli krzemian sodu i potasu
Ditlenek krzemu SiO 2 Popularny związek krzemu. Rozpowszechniony na Ziemi jako kwarc. Występuje również w postaci minerałów półszlachetnych. Jest to substancja o dużej twardości. Spotkamy ją na każdym spacerze, gdyż wchodzi w skład skał, np. piasku. Kwarc wykorzystywany jest w zegarkach elektronicznych, a sam dwutlenek krzemu jest głównym składnikiem do produkcji szkieł. W przemyśle stosowany jest również do wytwarzanie niewęglowych polimerówsilikonów oraz produkcji czystego krzemu do ogniw fotowoltaicznych.
Ałun chromowopotasowy KCr(SO 4 ) 2 Z roztworu wodnego krystalizuje w postaci uwodnionej. Jedna cząsteczka łączy się z dwunastoma cząsteczkami wody. Tworzy ciemnofioletowe kryształy. Stosowany jest w garbarstwie. Jak większość związków chromu jest to substancja toksyczna.
Na zakończenie Jak widzimy substancje krystaliczne występuje w całym naszym otoczeniu. Czy przebywamy w kuchni, łazience, pokoju gościnnym czy na spacerze kryształy otaczają nas zewsząd. Nie ważne, czy są wytwarzane syntetycznie, czy występują w naturze, od wielu lat służą człowiekowi. Warto więc zadać sobie pytanie: Czy możemy przeżyć bez substancji krystalicznych?
Bibliografia Bielański Adam, Chemia ogólna i nieorganiczna, 1981, PWN Bojarski Zbigniew, Gigla Marek, Stróż Kazimierz, Surowiec Marian, Krystalografia, 2007, PWN Józefowicz Edward, Chemia nieorganiczna, 1962, PWN Sękowski Stefan, Pierwiastki w moim laboratorium, 1973, WSiP Trzebiatowski Włodzimierz, Chemia nieorganiczna,1978, PWN