Czy wiesz, że składnikiem soku żołądkowego każdego człowieka jest kwas solny? Kwas ten ma właściwości żrące, a jednak nie niszczy błony żołądka zdrowego człowieka, lecz pomaga w trawieniu pokarmów.

R1cyrE4dr0QCw1
Woda mineralna zawiera w sobie rozpuszczony dwutlenek węgla – to wiedzą chyba wszyscy. Dlaczego jednak, skoro dwutlenek węgla jest gazem bezwonnym i bez smaku, gazowana woda mineralna smakuje inaczej niż niegazowana? Odpowiedź na to pytanie wymaga przyjrzenia się temu, co dzieje się z gazem po rozpuszczeniu
Już wiesz
  • w jaki sposób otrzymujemy wodorotlenki, jaką mają budowę, właściwości i zastosowanie;

  • czym są wskaźniki i jakie przyjmują zabarwienie w wodzie i zasadach.

Nauczysz się
  • definiować pojęcie kwasu;

  • projektować doświadczenia pozwalające otrzymywać kwasy beztlenowe różnymi metodami;

  • opisywać budowę kwasów beztlenowych;

  • okreśłać barwę, jaką przyjmują wskaźniki w kwasach;

  • badać i opisywać właściwości oraz zastosowanie wybranych kwasów beztlenowych.

iSTlzWaECf_d5e305

1. Wskaźniki kwasowo‑zasadowe

Pod wpływem niektórych związków chemicznych (np. wodorotlenków) wskaźniki kwasowo‑zasadowe zmieniają zabarwienie w łatwy do zaobserwowania sposób. Wskaźnikiem jest np. esencja herbaciana. Po dodaniu do niej soku z cytryny (kwasu) jej zabarwienie zmienia się na słomkowożółte. Sprawdźmy, czy podobne właściwości wykazują wywar z czerwonej kapusty, fenoloftaleina i oranż metylowy.

Wskaźniki kwasowo‑zasadowe
Doświadczenie 1
Problem badawczy

Czy wskaźniki zmienią zabarwienie po wprowadzeniu ich do wody destylowanej oraz kwasu?

Hipoteza

Wszystkie wskaźniki zmienią zabarwienie zarówno w wodzie destylowanej, jak i w kwasie.

Co będzie potrzebne
  • sześć zlewek,

  • wywar z czerwonej kapusty,

  • fenoloftaleina,

  • oranż metylowy,

  • woda,

  • sok z cytryny,

  • uniwersalny papierek wskaźnikowy.

Instrukcja
  1. Do trzech zlewek wlej wodę, do pozostałych trzech – sok z cytryny.

  2. Do pierwszych dwóch zlewek (pierwsza z wodą i druga z kwasem) dodaj kilka kropli wywaru czerwonej kapusty, dalej postępuj podobnie, używając fenoloftaleiny i oranżu metylowego.

  3. Na jeden papierek uniwersalny nanieś kilka kropli wody, a na drugi – soku z cytryny.

  4. Obserwuj zachodzące zmiany.

Podsumowanie

Wywar z czerwonej kapusty, papierek wskaźnikowy i oranż metylowy w wodzie nie zmieniają barwy, natomiast w obecności soku z cytryny (którego głównym składnikiem jest kwas cytrynowy) przyjmują barwę czerwoną. Fenoloftaleina nie zmienia barwy w środowisku kwasowym (sok z cytryny). Dlatego nie może być ona wskaźnikiem używanym do wykrywania obecności kwasów.
Wskaźnikami, które zmieniają zabarwienie w roztworach kwasów, są m.in.: wywar z czerwonej kapusty, papierek wskaźnikowy, oranż metylowy.

Barwy wskaźników w wodzie i kwasie

Wskaźnik

Barwa wskaźnika

w wodzie destylowanej

w kwasie

wywar z czerwonej kapusty

fioletowoniebieska

czerwona

uniwersalny papierek wskaźnikowy

żółta

czerwona

fenoloftaleina

bezbarwna

bezbarwna

oranż metylowy

żółtopomarańczowa

czerwona

Ciekawostka

Kwas solny jest składnikiem soku żołądkowego. Niszczy drobnoustroje chorobotwórcze, sterylizuje pokarm i pomaga w trawieniu białek. U osoby dorosłej pojemność żołądka waha się zazwyczaj od jednego do półtora dmIndeks górny 3 (litra). Wytwarza on co najmniej taką samą objętość soku żołądkowego na dobę. Nadmiar kwasu solnego w żołądku powoduje nadkwaśność.

RaxRzJir3gLzY1
iSTlzWaECf_d5e413

2. Otrzymywanie kwasów beztlenowych

RnLT834OUqIr11
Fontanna chlorowodorowa – pokaz nauczycielski
Doświadczenie 2
Problem badawczy

Czy chlorowodór rozpuszcza się w wodzie?

Hipoteza

Chlorowodór rozpuszcza się w wodzie.

Co będzie potrzebne
  • otrzymany wcześniej chlorowodór – np. w reakcji chlorku sodu z kwasem siarkowym(VI),

  • korek z rurką odprowadzającą,

  • kolba okrągłodenna,

  • korek z osadzoną w niej cienką rurką szklaną.

Instrukcja
  1. Kolbę z zebranym wcześniej chlorowodorem zamknij korkiem z osadzoną w nim rurką szklaną zakończoną gumowym wężykiem ze ściskaczem. Wylot rurki zanurz w krystalizatorze z wodnym roztworem oranżu metylowego i zwolnij ściskacz.

  2. Obserwuj zachodzące zmiany.

    Rg4CGU42wgb7E1
    Fontanna chlorowodorowa

Podsumowanie

Woda stopniowo wypełnia kolbę. Powstaje charakterystyczna fontanna zwana chlorowodorową. Oranż metylowy przyjmuje czerwone zabarwienie, co dowodzi, że w kolbie powstał kwas.

HCl(g) H2O HCl(aq)

g – oznacza występowanie substancji w stanie gazowym
aq – oznacza występowanie substancji w roztworze wodnym

Ciekawostka

Kwas solny
Kwas chlorowodorowy otrzymywano dawniej z soli kamiennej i stężonego kwasu siarkowego(VI), stąd powstała nazwa kwas solny, czyli otrzymywany z soli.
Rozpuszczalność chlorowodoru w 1 dmIndeks górny 3 wody
W temperaturze 0°C (pod ciśnieniem normalnym) w 1 dmIndeks górny 3 wody można rozpuścić około 505 dmIndeks górny 3 chlorowodoru.

Kwasy beztlenowe otrzymuje się m.in. przez rozpuszczenie w wodzie związku chemicznego powstałego podczas reakcji wodoru z niektórymi niemetalami, np.

H2 + Cl2 → 2HCl(g)
HCl(g) H2O HCl(aq)
chlorowodór  kwas chlorowodorowy 

gdzie:
g – oznacza występowanie substancji w stanie gazowym,
aq – oznacza występowanie substancji w roztworze wodnym.

R1LiLvwSwin4n1

SiarkowodórsiarkowodórSiarkowodór można otrzymać w reakcji syntezy wodoru i siarki, co przedstawia równanie:

H2 + S → H2S(g)
H2S(g)  H2O H2S(aq)
siarkowodór  kwas siarkowodorowy 
R183KS36HlgfN1

Kwasy beztlenowe tworzą także inne pierwiastki chemiczne 17. grupy układu okresowego: fluor, brom i jod.
W nazwach kwasów beztlenowych do nazwy pierwiastka (niemetalu) dodaje się formant „-o-”oraz cząstkę „-wodorowy”.
HBr kwas bromowodorowy
HCl kwas chlorowodorowy
HI kwas jodowodorowy

Wzór ogólny kwasów ma postać:

HnR

gdzie:
n – liczba atomów wodoru w cząsteczce kwasu,
R – reszta kwasowa (dla kwasów beztlenowych są to atomy niemetalu).

Kwasy to związki chemiczne, których cząsteczki są zbudowane z atomów wodoru i reszty kwasowej. W cząsteczkach kwasów beztlenowych atomy wodoru łączą się bezpośrednio z atomem niemetalu.

RJSumMqbZaZlo1
iSTlzWaECf_d5e591

3. Właściwości kwasów beztlenowych

ChlorowodórchlorowodórChlorowodór jest bezbarwnym gazem o ostrym, duszącym zapachu. Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie. Wodny roztwór chlorowodoru nazywamy kwasem chlorowodorowymkwas chlorowodorowy (solny)kwasem chlorowodorowym lub solnym.

Badanie właściwości kwasu solnego – pokaz nauczycielski
Doświadczenie 3

Podczas pracy ze stężonym kwasem solnym należy zachować szczególną ostrożność, założyć okulary ochronne i rękawiczki. Doświadczenie najlepiej przeprowadzać pod wyciągiem.

Problem badawczy

Jakie charakterystyczne właściwości ma stężony kwas solny?

Hipoteza

Stężony kwas solny ma nieprzyjemny zapach oraz zwęgla papier i tkaninę.

Co będzie potrzebne
  • stężony kwas solny,

  • zlewka,

  • dwie szalki Petriego,

  • papier (bibuła),

  • kawałki tkanin,

  • pipeta lub wkraplacz.

Instrukcja
  1. Ostrożnie odkręć butlę ze stężonym kwasem solnym i niewielką jego ilość nalej do zlewki. Obserwuj zachodzące zmiany.

  2. Na szalkach Petriego umieść papier i kawałki tkanin.

  3. Za pomocą pipety nanieś na badane materiały po kilka kropli stężonego kwasu solnego.

  4. Pozostaw na kilka minut. Obserwuj zachodzące zmiany.

    R1OZvurKgN5JS1
    1) Stężony kwas solny; 2) Działanie stężonego kwasu solnego na papier; 3) Działanie stężonego kwasu solnego na tkaniny

Podsumowanie

Kwas solny jest bezbarwną cieczą, o charakterystycznym drażniącym zapachu. Jeżeli naczynie ze stężonym kwasem solnym pozostawimy otwarte, ulatniający się chlorowodór, reagując z wilgocią zawartą w powietrzu, utworzy „mgłę”. Gaz ten jest trujący. Stężony kwas solny określamy jako dymiący na powietrzu.
Stężony kwas solny nie zwęgla, ale niszczy papier i tkaninę – ma właściwości żrące.
Dlatego na opakowaniu umieszcza się piktogramy ostrzegawcze:

R14zJMpVxQYYI1
Ciekawostka

Siarkowodór to bezbarwny, silnie trujący gaz. Jego obecność w produktach rozkładu białka (zawierających m.in. wodór i siarkę) jest przyczyną charakterystycznego zapachu zepsutych jaj. Jest on składnikiem gazu ziemnego i gazów wulkanicznych, a jego niewielkie ilości znajdują się w niektórych wodach mineralnych. Przy bardzo wysokim stężeniu gaz ten staje się niewyczuwalny ze względu na porażenie nerwu węchowego. Niebezpieczeństwo zatrucia siarkowodorem może występować podczas prac wykonywanych w studniach, studzienkach kanalizacyjnych, szambach lub niewentylowanych korytarzach podziemnych.
Należy pamiętać, że osoba chcąca udzielić pomocy poszkodowanemu zatrutemu siarkowodorem powinna być odpowiednio zabezpieczona (przynajmniej w linę umożliwiającą wyciągnięcie jej w razie utraty przytomności).
Gazowy siarkowodór rozpuszcza się w wodzie – jego wodny roztwór nazywamy kwasem siarkowodorowym.

iSTlzWaECf_d5e707

Zastosowanie wybranych kwasów beztlenowych

Chlorowodór wykorzystuje się jako odczynnik chemiczny, w procesie obróbki metali, do produkcji tworzyw sztucznych, cukru, sztucznego miodu, przypraw, serków homogenizowanych i twarogów.
Siarkowodór stosowany jest jako odczynnik chemiczny do wykrywania jonów niektórych metali.

Ciekawostka

Kwas fluorowodorowy używa się do trawienia szkła (matowienia jego fragmentów). W ten sposób nanosi się na wyroby szklane napisy i wzory dekoracyjne. Metoda ta odkryta została przez Heinricha Schwanhardta w Norynberdze już w 1670 r. Fluor i fluorowodór są składnikami środków grzybobójczych (do impregnacji podkładów kolejowych), bakteriobójczych (w przemyśle spirytusowym) i owadobójczych.

RqEk0Sqetkgjk1
iSTlzWaECf_d5e756

Podsumowanie

  • W cząsteczkach kwasów beztlenowych brak jest atomów tlenu, a atomy wodoru łączą się bezpośrednio z atomami niemetalu.

  • Powstają w wyniku rozpuszczenia w wodzie produktu reakcji syntezy wodoru z niemetalem.

  • Chlorowodór i siarkowodór są gazami trującymi. Ich wodne roztwory mają odczyn kwasowy.

Praca domowa
Polecenie 1.1

Odszukaj w karcie charakterystyki substancji kwasu solnego zwroty wskazujące rodzaj zagrożenia oraz instrukcję dotyczącą udzielania pierwszej pomocy.

Polecenie 1.2

Przedstaw w formie infografiki zastosowanie kwasu solnego.

Polecenie 1.3

Wykonaj modele cząsteczek trzech wybranych kwasów beztlenowych.

iSTlzWaECf_d5e819

Słowniczek

chlorowodór
chlorowodór

bezbarwny, dymiący gaz o silnie duszącej woni; cięższy od powietrza, niepalny; bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie, tworząc kwas solny

fluorowodór
fluorowodór

bezbarwna ciecz (tw 19,5°C) lub trujący gaz o silnie drażniącej woni; wywołuje stan zapalny błon śluzowych

siarkowodór
siarkowodór

bezbarwny, silnie trujący gaz o ostrym, duszącym zapachu zgniłych (nieświeżych i długo gotowanych) jaj; jego wodny roztwór to kwas siarkowodorowy

kwas chlorowodorowy (solny)
kwas chlorowodorowy (solny)

wodny roztwór chlorowodoru

iSTlzWaECf_d5e907

Zadania

Ćwiczenie 1
RhwEanbCi9llY1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 2
R1ER5XCJ9huZX1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 3
REAZ8GCSP61sg1
zadanie interaktywne

Uzupełnij luki poprzez przeciągnięcie elementów we właściwe miejsca tak, aby otrzymać modele cząsteczek związków o podanych nazwach.

Ćwiczenie 4.1
R1Iq6qyGzH3zd1
Aplikacja interaktywna w formie układanki. W górnej części okna znajdują się ogólne schematy trzech cząsteczek. Licząc od lewej są one podpisane: chlorowodów, siarkowodór i fluorowodór. Miejsca przeznaczone na symbole atomów wchodzących w skład tych związków są pustymi okręgami połączonymi ze sobą kreskami symbolizującymi wiązania pojedyncze. Poniżej, w obszarze oznaczonym Elementy do wstawienia znajdują się kule o różnych barwach i rozmiarach z oznaczeniami różnych pierwiastków. Kolejno, licząc od lewej są to: P, Cl, O, N, H, F, C oraz S. Zadaniem użytkownika jest uzupełnienie wzorów właściwymi elementami poprzez przeciągnięcie kul w przeznaczone dla nich miejsce. Weryfikacji ustawień dokonuje się naciskając przycisk Sprawdź w prawym dolnym rogu okna.
Ćwiczenie 5
R1HVlXf1nJSN21
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 6
RfKMENaSXjbI61
zadanie interaktywne