Dowolne doświadczenie chemiczne. Zakończenie projektu.

Film ukazujący dwa doświadczenia chemiczne przeprowadzone przez nas:

Blog przez cały czas był prowadzony przez czterech uczniów technikum:

- Mariusz Cader 1 TIR

- Albert Zuziak 1 TE

- Mariusz Grodkiewicz 1 TE

- Krzysztof Rusek 1 TE

Najważniejsze pierwiastki chemiczne

Nie tylko Ziemia, ale i cały wszechświat są zbudowane z tych samych pierwiastków chemicznych. Ich rozpowszechnienie jest jednak bardzo nierównomierne. W skali całego wszechświata najbardziej rozpowszechnionymi pierwiastkami są wodór i hel- dwa pierwsze pierwiastki z układu okresowego. Z nich właśnie zbudowane są gwiazdy stanowiące przeważającą większość masy wszechświata. Cięższe pierwiastki można znaleźć przede wszystkim na planetach.

Wodór, hydrogenium, H, pierwiastek chemiczny rozpoczynający układ okresowy. Liczba atomowa 1, masa atomowa 1,0. Znane są 2 trwałeizotopy wodoru: prot i deuter, oraz jeden promieniotwóczy: tryt.

Najbardziej rozpowszechniony pierwiastek we Wszechświecie (główny składnik gwiazd). Na Ziemi występuje w stanie wolnym (w niewielkich ilościach), ponadto w wodzie, wodorkach, węglowodorach oraz innych związkach chemicznych, w organizmach roślinnych i zwierzęcych,minerałach, niektórych gazach.

Jest bezbarwnym, bezwonnym gazem, o gęstości 8,99·10^-2 g/cm³ itemperaturze wrzenia -252°C. Łatwo dyfunduje przez różne materiały, dobrze rozpuszcza się w niektórych metalach, zwłaszcza palladzie. W związkach chemicznych występuje na I i -I stopniu utlenienia.

Dawniej wodór był stosowany do napełniania balonów i sterowców, lecz z powodu ryzyka pożaru i wybuchu obecnie zastępowany jest zazwyczaj helem. Skroplony wodór znalazł zastosowanie jako paliwo wsilnikach rakietowych. Wodór może również służyć jako paliwo dla silników o spalaniu wewnętrznym (np. silnik spalinowy tłokowy wykorzystywany w samochodzie osobowym). Wykorzystywany jest także wogniwach paliwowych do generowania prądu elektrycznego.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Tlen, oxygenium, O, pierwiastek chemiczny należący do grupy 16, 2 okresu w układzie okresowym, liczba atomowa 8, masa atomowa 16,0. 

Jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem na Ziemi. Bezbarwny, bezwonny gaz, o własnościach paramagnetycznych. Skroplony tlen jest cieczą o niebieskawym zabarwieniu. 

Jest niezbędny organizmom tlenowym do przeprowadzenia fosforylacji oksydacyjnej będącej najważniejszym etapem oddychania. Niektóre organizmy beztlenowe giną w obecności niewielkich ilości wolnego tlenu. Organizm przeciętnego dorosłego człowieka zużywa w ciągu minuty ok. 200 ml (0,3 g) tlenu. Oddychanie czystym tlenem jest dość niebezpieczne, ponieważ podnosi on ciśnienie krwi i wywołuje kwasicę. Niedobór tlenu staje się niebezpieczny dla życia, gdy jego zawartość w powietrzu spada poniżej 10-12%.

Tlen jest stosowany w medycynie, do sporządzania mieszanek oddechowych do nurkowania, w przemyśle jako utleniacz, np. w palnikach acetylenowo-tlenowych.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Żelazo, ferrum, Fe, pierwiastek chemiczny leżący w grupie 8. w 4. okresie (żelazowce) układu okresowego, liczba atomowa 26, masa atomowa55,85. Znanych jest jego 21 izotopów, w tym 4 trwałe.

Czyste żelazo jest lśniącym, srebrzystym, dość twardym i stosunkowo trudnotopliwym metalem, który ulega pasywacji. Domieszka krzemu bądź węgla, związana z procesem otrzymywania metalu z rud żelaza, zwiększa głębokość i szybkość korozji. Od wieków jest stosowane w formie stopów z węglem zwanym żeliwem i staląoraz stopów z manganem, chromem, molibdenem, wanadem i wieloma innymi (są to tzw. stale stopowe).

Oprócz minerałów, duże znaczenie technologiczne mają karbonylkowe kompleksy żelaza, które otrzymuje się z chlorków żelaza i które są katalizatorami licznych reakcji organicznych. Żółty chlorek żelaza(II) o kwaskowym smaku, jest podawany przy niedokrwistości.

Reakcja chemiczna to każdy proces, w wyniku którego pierwotna substancja zwana substratem przemienia się w inną substancję zwaną produktem.  Aby cząsteczka substratu zamieniła się w cząsteczkę produktu konieczne jest rozerwanie przynajmniej jednego z obecnych w niej wiązań chemicznych pomiędzy atomami, bądź też utworzenie się przynajmniej jednego nowego wiązania. Reakcje chemiczne przebiegają z reguły z wydzieleniem lub pochłonięciem energii cieplnej, promienistej (alfa lub beta) lub elektrycznej.

Typy reakcji:

Typ reakcji	Schemat	Przykłady
Reakcja syntezy	X + Y → XY	CO2 (g) + H2O (c) → H2CO3 (aq)
		H2CO3 (aq) + BaCO3 (s) → Ba(HCO3)2 (aq)
Reakcja analizy	XY → X + Y	ZnCO3 (s) → ZnO (s) + CO2 (g)
Reakcja wymiany	X + YA → XA + Y	Zn0 (s) + Cu+2SO4 (aq) → Zn+2SO4 (aq) + Cu0 (s)
		C (s) + ZnO (s) → CO (g) + Zn (g)
		O2 (g) + HgS (s) → SO2(g) + Hg (g)
Reakcja podwójnej wymiany	XA + YB → XB + YA	NaOH (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + HOH (c)
		NaCl (aq) + AgNO3 (aq) → NaNO3 (aq) + AgCl (s)

Reakcja egzoenergetyczna- reakcja, podczas której energia jest przekazywana od reagentów do otoczenia.

Rekacja endoenergetyczna- reakcja, podczas której energia jest przekazywana z otoczenia do reagentów.

Jedną z reakcji chemiczenej jest reakcja spalania.  Przebiega ona między materiałem palnym lub paliwem a utleniaczem, z wydzieleniem ciepła i światła. Paliwa i utleniacze mogą występować w trzech stanach skupienia: gazowym, ciekłym i stałym. Powszechnie dostępnym utleniaczem gazowym jest tlen zawarty w powietrzu. Utleniacze ciekłe i stałe są stosowane w silnikach rakietowych.

Są trzy typy zapoczątkowania reakcji spalania:

• zapłon – punktowy bodziec energetyczny (np. zapałka, iskra itp.)
• samozapłon – ciągły bodziec energetyczny (np. strumień ciepła elementów grzejnych)
• samozapalenie – proces samorzutnego zapoczątkowania reakcji spalania przy pomocy przemian zachodzących w samym materiale na drodze fizycznej i chemicznej.

Przykłady reakcji:

1. Spalanie siarki:

2. Soda oczyszczona + ocet

Budowa atomu

Atom to drobina elektroobojętna zawierająca jedno jądro.

Największy atom- fransu- ma promień 9 razy większy od najmniejszego atomu- wodoru. W geometrycznym środku atomu znajduje się naładowane dodatnio jądro. Jądro atomowe jest małe (ok.100 tyś. razy mniejsze od całego atomu), ale bardzo ciężkie (stanowi 99,9% masy atomu). W przestrzeni wokół jądrowej poruszają się, niezwykle szybko, cząstki jeszcze mniejsze niż jądro, naładowane ujemnie, zwane elektronami. Mają one mase niemal 2000 razy mniejszą od jądra.

Atom jest elektrycznie obojętny, ponieważ liczba zawartych w nim elektronów, czyli łączny ładunek ujemny, jest równy ładunkowi dodatniemu jądra.

Jądro atomowe składa się z 2 rodzajów cząstek o niemal takiej samej masie (ok 1u):

 protonów i neutronów.

Proton ma 1 ładunek dodatni. Neutron jest elektrycznie obojętny (ma ładunek równy 0).

Rozszczepienie jądra atomowego to przemiana jądrowa polegająca na rozpadzie jądra na dwa (rzadziej na więcej) fragmenty o zbliżonych masach. Zjawisku towarzyszy emisja neutronów, a także kwantów gamma, które unoszą znaczne ilości energii. Jądra atomowe ulegają rozszczepieniu zarówno w sposób samoistny, jak i w wymuszony. W tym drugim przypadku rozszczepiają się w wyniku zderzenia z neutronami, protonami, kwantami gamma lub innymi cząstkami.

Mieszaniny i Stężenia.

Większość otaczających nas rodzajów materii (materiałów) to mieszaniny. Istnieje wiele typów mieszanin różniących się:

1. Liczbą składników (2 lub więcej)

2. Zawartością ilościową poszczególnych składników (stężeniem)

3. Jednorodnością (stopniem rozdrabniania składników)

4. Liczbą faz

5. Stanem skupienia

Mieszaniny można dzielić wiele sposobów w zależności od przyjętego kryterium. Jednym z takich kryteriów jest wzrokowe rozróżnienie składników. Na tej podstawie dzieli się mieszaniny na jednorodne (składniki są nierozróżnialne wzrokowo) i niejednorodne (składniki są rozróżnialne wzrokowo). Mieszaniny niejednorodne dzieli się na rozdrobnione i nierozdrobnione.

Doświadczenie:

Szczególnym przypadkiem określania składu mieszaniny jest tzw. stężenie, stosowane do określenia skladu mieszanin jednorodnych, czyli roztworów. Używa się kilku sposobów określania stężenia.

Ponadto chemicy używają umownych, bardzo orientacyjnych określeń: roztwór rozcieńczony lub stężony.

Roztwór rozcieńczony to taki, w którym ilość substancji rozpuszczonej jest niewielka (zwykle kilka %) w porównaniu z ilością rozpuszczalnika.

Roztwór stężony  to taki, w którym ilość substancji rozpuszczonej jest duża (kilkadziesiąt %)

Stężenie procentowe- procent masowy substancji rozpuszczonej w stosunku do masy roztworu. 

Stężenie molowe- liczba moli substancji rozpuszczonej w 1 dm sześciennym roztworu.

Stechiometria. Prawa stechiometryczne.

Z greckich wyrazów steicheion- "składnik" i metreo- "mierzę" powstała nazwa stechiometria, czyli chemiczna "składnikometria". Stechiometria była kiedyś ważnym działem chemii. Obecnie jest metodą, którą stosują chemicy do różnych obliczeń, związanych ze składem substancji oraz ilościami reagentów. 

Stechiometria wyjaśnia, jak stosunki ilościowe w mikroświecie wpływają na stosunki ilościowe w makroświecie.  Słownik podaję, iż stechiometria to zespół zależności określających stosunki ilościowe między składnikami związków chemicznych oraz miedzy reagentami w reakcjach chemicznych.

Podstawą obliczeń stechiometrycznych są prawa stechiometryczne, przede wszystkim prawo zachowania masy i prawo stałości układu. Prawa stechiometryczne są to stwierdzone doświadczalnie, ogólne prawidłowości ilościowe dotyczące składu związków chemicznych i przebiegu reakcji chemicznych.

Prawo zachowania masy: w reakcji chemicznej masa substratów jest równa masie produktów. Prawo to wynika z tego, że masa i liczba atomów w substratach jest równa masie i liczbie atomów w produktach.

Prawo stałości składu: skład ilościowy  związku chemicznego jest wielkością stałą i charakterystyczną dla danego związku. 

Stałość składu związków chemicznych wynika z atomowej budowy materii. W każdej cząsteczce związku chemicznego AiBj (i, j indeksy stechiometryczne) jest i atomów A oraz j atomów B. Liczby te są zawsze liczbami całkowitymi i są jednakowe w każdej cząsteczce. Z tego wynika, że dowolny zbiór dowolnych cząsteczek (próbka makroskopowa) ma taki sam skład ilościowy, jak pojedyncza cząsteczka.

Twierdzenie odwrotne do prawa stałości składu nie jest słuszne.

Różne związki chemiczne tych samych pierwiastków mogą mieć taki sam skład procentowy.  

Związki nieorganiczne

Związki nieorganiczne – wszystkie związki chemiczne niebędące związkami organicznymi. Do najważniejszych grup związków nieorganicznych należą: tlenki, kwasy, wodorotlenki i ich sole.

TLENKI

Znane są tlenki niemal wszystkich pierwiastków, przy czym większość z nich tworzy kilka tlenków. Nie otrzymano dotąd tlenków 3 początkowych helowców i kilku kończących układ okresowy transuranowców. Skład tlenków można przedstawić wzorem ogólnym:

EnOm

Tlenki są związkami najbardziej rozpowszechnionymi w przyrodzie. To wynika głównie z tego, że tlen jest pierwiastkiem dominującym w skop\rupie ziemskiej, stanowi prawie 50% jej składu pierwiastkowego. Ponadto tlen tworzy związki niemal ze wszystkimi pierwiastkami, choć nie z każdym reaguje bezpośrednio.

Tlenki można otrzymać w następujących reakcjach:

1. Utlenianie pierwiastków

2. Utleniania niższych tlenków 

3. Redukcji wyższych tlenków

4. Rozkłady wyższych tlenków

5. Rozkładu soli

6. Rozkładu wodorotlenków

Tlenki metali są zwykle ciałami stałymi o dość dużej gęstości i wysokich temperaturach topnienia. W stanie ciekłym przewodzą prąd elektryczny. Tlenki metali ciężkich są często barwne, na przykład tlenek żelaza jest brunatnoczerwony, a tlenek rtęci w zależności stopnia rozdrobnienia- ma barwę żółtą lub czerwoną.

Redukcja tlenku miedzi(II) węglem:

KWASY TLENOWE

Skład kwasów tlenowych można przedstawić wzorem ogólnym
 HnEmOz

Występowanie kwasów tlenowych w przyrodzie.Kwasy nieorganiczne nie występują w przyrodzie jako kopaliny.Kwaśne deszcze zawierają stosunkowo niewielkie ilości niektórych kwasów tlenowych.Kwas solny jest składnikiem soku żołądkowego ludzi i zwierząt.

Kwasy tlenowe otrzymuje się przede wszystkim w reakcji typu:

Tlenek niemetalu + woda = kwas tlenowy.Np:

SO3+H2O+H2SO4

N2O5+H2O+2HNO3

Kwasy reagują z:

1.Wodorotlenkami dając sól i wodę

2.Metalami dając sól i wodór

3.Tlenkami metali dając sól i wodę


Otrzymywanie kwasu solnego:

SOLE


Sole są substancjami jonowymi. Skład większości soli, zwanych solami prostymi można przedstawić wzorem ogólnym
MnRm


Sole, oprócz tlenków, stanowią główne składniki skorupy ziemskiej. Dominują: węglany, azotany, siarczany, fosforany i chlorki- przedewszystkim, wapnie, sodu i potasu.


Właściwości fizyczne soli są bardzo zróżnicowane, przedewszystkim pod względem rozpuszczalności w wodzie i barwy. Wspólną ich cechą jest stan skupienia w zwykłych warunkach- stałych (krystalicznych) 


Do najważniejszych sposobów otrzymywania soli należą:
1. Reakcje metali z kwasami
2. Reakcje wodorotlenków z kwasami
3. Reakcje tlenków metali z kwasami
4. Reakcje metali z niemetalami
5. Reakcje strącania substancji trudnorozpuszczalnych


  Najważniejsze reakcje soli:
1. Rozkład (termiczny lub fototermiczny)
2. Wymiana podwójna: 
- strącania substancji trudno rozpuszczlanej
- tworzenie słabego elekrolitu
3. Wymiana pojedyncza 
4. Hydroliza


Reakcja kwasu z metalem: