Czy nie zastanawiało cię, dlaczego woda gazowana ma lekko kwaśny smak? Zamieszczona na etykiecie takiej wody informacja „nasycona dwutlenkiem węgla” podpowiada nam, co się stało po wprowadzeniu tej substancji do wody.
R18Dqz4V2r0941
Zdjęcie przedstawia dolną połowę szklanki z wodą mineralną stojącą na blacie stołu. W szklance oprócz wody znajduje się słomka oraz dużo wytrącanych bąbelków gazu przyległych do dna i wewnętrznych ścianek. W tle fragment postaci ludzkiej ukazanej nieostro.
Woda mineralna zawiera w sobie rozpuszczony dwutlenek węgla – to wiedzą chyba wszyscy. Dlaczego jednak, skoro tlenek węgla(IV) 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 otrzymuje się kwasy beztlenowe, jaką mają budowę, właściwości i zastosowania;
czym są wskaźniki i jakie zabarwienie przyjmują w wodzie, kwasach i zasadach.
Nauczysz się
zdefiniować pojęcie kwasu tlenowego;
projektować metody otrzymywania kwasów tlenowych;
opisywać budowę kwasów tlenowych.
iC95IQXM9E_d5e269
1. Otrzymywanie kwasów tlenowych
R1TNtTWlHnJa61
Nagranie rozpoczyna ujęcie zestawu doświadczalnego stojącego na niebieskim blacie laboratoryjnym. Licząc od lewej są to: palnik gazowy, łyżka do spalań z korkiem, zlewka z wodą, wskaźnik kwasowo-zasadowy w butelce, kolba stożkowa ze szklanym korkiem wypełniona tlenem i siarka w słoiku. Zmiana ujęcia. Demonstrator w rękawiczkach lateksowych nabiera na łyżkę do spaleń porcję siarki, zapala ją palnikiem i umieszcza w kolbie stożkowej. Siarka płonie intensywnie niebieskim płomieniem, wokół którego pojawia się dym. W kadrze pojawia się dłoń demonstratora podnosząca zlewkę z wodą. Gdy płomień przygasa, demonstrator unosi korek i nalewa do kolby nieco wody. Zmiana ujęcia, pokazane zostaje potrząsanie zakorkowanej kolby stożkowej z gazem i wodą. Kolejna zmiana ujęcia, demonstrator nabiera z małej zlewki pipetą pomarańczowy płyn wskaźnikowy i wkrapla go do otwartej kolby. Krople w zetknięciu z cieczą na dnie natychmiast zmieniają kolor na czerwony. Zmiana ujęcia na zbliżenie kolbki. Kamera przesuwa się od otwartej szyjki w stronę dolnej części, aby skoncentrować się na zawartości, czyli niewielkiej ilości cieczy zabarwionej czerwonym wskaźnikiem.
Nagranie rozpoczyna ujęcie zestawu doświadczalnego stojącego na niebieskim blacie laboratoryjnym. Licząc od lewej są to: palnik gazowy, łyżka do spalań z korkiem, zlewka z wodą, wskaźnik kwasowo-zasadowy w butelce, kolba stożkowa ze szklanym korkiem wypełniona tlenem i siarka w słoiku. Zmiana ujęcia. Demonstrator w rękawiczkach lateksowych nabiera na łyżkę do spaleń porcję siarki, zapala ją palnikiem i umieszcza w kolbie stożkowej. Siarka płonie intensywnie niebieskim płomieniem, wokół którego pojawia się dym. W kadrze pojawia się dłoń demonstratora podnosząca zlewkę z wodą. Gdy płomień przygasa, demonstrator unosi korek i nalewa do kolby nieco wody. Zmiana ujęcia, pokazane zostaje potrząsanie zakorkowanej kolby stożkowej z gazem i wodą. Kolejna zmiana ujęcia, demonstrator nabiera z małej zlewki pipetą pomarańczowy płyn wskaźnikowy i wkrapla go do otwartej kolby. Krople w zetknięciu z cieczą na dnie natychmiast zmieniają kolor na czerwony. Zmiana ujęcia na zbliżenie kolbki. Kamera przesuwa się od otwartej szyjki w stronę dolnej części, aby skoncentrować się na zawartości, czyli niewielkiej ilości cieczy zabarwionej czerwonym wskaźnikiem.
Nagranie rozpoczyna ujęcie zestawu doświadczalnego stojącego na niebieskim blacie laboratoryjnym. Licząc od lewej są to: palnik gazowy, łyżka do spalań z korkiem, zlewka z wodą, wskaźnik kwasowo-zasadowy w butelce, kolba stożkowa ze szklanym korkiem wypełniona tlenem i siarka w słoiku. Zmiana ujęcia. Demonstrator w rękawiczkach lateksowych nabiera na łyżkę do spaleń porcję siarki, zapala ją palnikiem i umieszcza w kolbie stożkowej. Siarka płonie intensywnie niebieskim płomieniem, wokół którego pojawia się dym. W kadrze pojawia się dłoń demonstratora podnosząca zlewkę z wodą. Gdy płomień przygasa, demonstrator unosi korek i nalewa do kolby nieco wody. Zmiana ujęcia, pokazane zostaje potrząsanie zakorkowanej kolby stożkowej z gazem i wodą. Kolejna zmiana ujęcia, demonstrator nabiera z małej zlewki pipetą pomarańczowy płyn wskaźnikowy i wkrapla go do otwartej kolby. Krople w zetknięciu z cieczą na dnie natychmiast zmieniają kolor na czerwony. Zmiana ujęcia na zbliżenie kolbki. Kamera przesuwa się od otwartej szyjki w stronę dolnej części, aby skoncentrować się na zawartości, czyli niewielkiej ilości cieczy zabarwionej czerwonym wskaźnikiem.
Polecenie 1
Na podstawie filmu „Otrzymywanie kwasu siarkowego(IV)” zaprojektuj doświadczenie, które pozwoli otrzymać kwas fosforowy(V).
Wskazówka
W wyniku spalenia fosforu w tlenie powstaje tlenek fosforu(V).
Czy po wprowadzeniu do wody produktu spalania fosforu czerwonego w tlenie zmieni się jej odczyn?
Hipoteza
Produkt spalania fosforu czerwonego w tlenie po wprowadzeniu do wody zmieni jej odczyn, ponieważ w wyniku jego reakcji z wodą powstanie kwas.
Co będzie potrzebne
kolba stożkowa z zebranym wcześniej tlenem,
łyżka do spalań z korkiem,
zlewka,
fosfor czerwony,
woda,
uniwersalny papierek wskaźnikowy,
bagietka.
Instrukcja
Na łyżce do spalań umieść niewielką ilość fosforu i zapal go w płomieniu palnika.
Łyżkę z zapalonym fosforem wprowadź do kolby stożkowej wypełnionej tlenem.
Po pewnym czasie wyjmij łyżkę z kolby, a następnie wlej do niej trochę wody i wstrząśnij.
Krople otrzymanego w ten sposób roztworu nanieś na wilgotny uniwersalny papierek wskaźnikowy.
Obserwuj zachodzące zmiany.
R1C4GLiCXEMa01
Ilustracja składa się z dwóch sąsiadujących ze sobą zdjęć. Na zdjęciu po lewej stronie prezentowany jest zestaw laboratoryjny składający się z palnika gazowego nad którym ustawiono trójnóg z siatką do ogrzewania, długa łyżka do spalań z korkiem, szklana bagietka, kolba stożkowa, zlewka z wodą, szalka Petriego, papierki wskaźnikowe i druga szalka Petriego z niewielką ilością czerwonawego proszku. Na zdjęciu po prawej stronie prezentowany jest wynik doświadczenia. Kolba z łyżką do spalania zatkana jest korkiem, wewnątrz kolby biały dym i światło płomienia, na dnie niewielka ilość wody. Obok zlewka z wodą i papierek wskaźnikowy umieszczony na szlace Petriego zabarwiony na czerwono oraz oparta o szalkę bagietka.
Podsumowanie
W wyniku reakcji spalania fosforu (fosfor tworzy cząsteczki czteroatomowe)* w tlenie otrzymujemy tlenek fosforu(V), który powstaje w postaci białych dymów.
Tlenek ten reaguje z wodą, tworząc kwas, o czym świadczy czerwona barwa uniwersalnego papierka wskaźnikowego.
Kwasy tlenowekwas tlenowyKwasy tlenowe otrzymuje się m.in. w wyniku reakcji tlenku niemetalu z wodą:
np.
Rzymska cyfra podawana w nawiasie po nazwie kwasu tlenowego informuje o wartościowości niemetalu, od którego kwas bierze swą nazwę – kwas siarkowy(VI).
*Tlenek siarki(VI) powstaje w wyniku reakcji tlenku siarki(IV) z tlenem w obecności katalizatora (substancji, która przyspiesza reakcję chemiczną, sama nie ulegając w niej trwałym przemianom)
Zapamiętaj!
Niektóre tlenki niemetali nie reagują z wodą. Reakcji takiej nie ulegają np.:
Ciekawostka
Wody gazowane otrzymuje się przez wprowadzenie pod ciśnieniem tlenku węgla(IV) do wody, w wyniku czego powstaje kwas węglowy, a napój nabiera lekko kwaśnego, orzeźwiającego smaku. Kwas węglowy jest bardzo nietrwały i szybko ulega rozkładowi na wodę i tlenek węgla(IV). Tak też się dzieje po otwarciu butelki z wodą gazowaną.
RbaIqgp5w1Sfn1
Rysunek przedstawia schematycznie zasadę działania syfonu do wody sodowej. Zestaw składa się z dużego zbiornika wypełnionego w dwóch trzecich wodą, zamkniętego od góry głowicą ze skierowanym pod kątem w dół otworem wylotowym w postaci dzióbka. Z tyłu głowicy w specjalny otwór wetknięty jest pojemnik w kształcie naboju oznaczony kolorem żółtym, z którego zawartość przez głowicę może się przedostawać do zbiornika. Wnętrze naboju opisane jest wzorem CO2, i taki sam wzór widnieje zarówno nad powierzchnią wody, jak i w wodzie, w kółkach symbolizujących bąbelki. Dodatkowo w wodzie widoczne są wzory H2O oraz H2CO3. Sens całego schematu jest taki: sprężony dwutlenek węgla z naboju rozpuszcza się w wodzie tworząc słaby kwas węglowy, a ponadto nadmiar gazowego dwutlenku węgla będącego pod dużym ciśnieniem podczas korzystania z syfonu wypycha wodę nasyconą gazem mocnym strumieniem przez dzióbek.
Syfon – urządzenie do wytwarzania wody sodowej
iC95IQXM9E_d5e446
2. Budowa kwasów tlenowych
Nazwy kwasów tlenowych tworzymy, dodając do wyrazu kwaskwaskwas formę przymiotnikową nazwy niemetalu wchodzącego w skład reszty kwasowej (z cząstką -owy), a w nawiasie – wartościowość tego niemetalu. kwas siarkowy(IV) kwas siarkowy(VI)
Jeżeli niemetal, jak np. węgiel, tworzy tylko jeden kwas tlenowy, wówczas w jego nazwie kwasu nie podaje się wartościowości. Dlatego kwas o wzorze ma nazwę „kwas węglowy”.
Wzór ogólny kwasów ma postać:
gdzie: – reszta kwasowa (reszta kwasowa zbudowana jest z atomu lub atomów niemetalu i atomów tlenu), – liczba atomów wodoru w cząsteczce kwasu (wartościowość reszty kwasowej).
RYiYPaShvCB9x1
Ilustracja przedstawia tabelę, w której zestawiono cechy sześciu kwasów tlenowych: azotowego trzy, azotowego pięć, fosforowego pięć, siarkowego cztery, siarkowego sześć i węglowego. Wzory sumaryczne tych kwasów to kolejno: HNO2, HNO3, H3PO4, H2SO3, H2SO4 oraz H2CO3. Wartościowość reszty kwasowej pierwszych dwóch związków wynosi jeden, trzeciego trzy, a pozostałych trzech dwa. Tabela zawiera też wzory strukturalne całych kwasów oraz ich reszt kwasowych oraz rysunki przedstawiające graficzne modele cząsteczek.
Kwasy tlenowe
*Tlenek kwasowy – (bezwodnik kwasowy) najczęściej tlenek niemetalu, który w reakcji z wodą tworzy kwas.
R1k1TapHBwrJy1
Nagranie rozpoczyna plansza z napisem w górnej części Obliczanie wartościowości fosforu w cząsteczce kwasu o wzorze H3PO4. Centralną część pustej planszy zajmuje ten sam wzór napisany dużym krojem. Nad literą P pojawia się znak zapytania, nad literą H rzymska cyfra jeden, a nad literą O rzymska cyfra dwa. Wokół końcowej części wzoru O4 i cyfry oznaczającej wartościowość tlenu pojawia się niebieska ramka. Pod wzorem pojawia się czarna liczba cztery, do której prowadzi strzałka z komentarzem Liczba atomów tlenu. Obok pojawia się znak mnożenia i niebieska liczba dwa ze strzałką komentarzem Wartościowość tlenu. Liczby znikają i jasnoczerwona ramka pojawia wokół początkowej części wzoru H3 i cyfry oznaczającej wartościowość wodoru. Pod wzorem pojawia się czarna liczba trzy ze strzałką i komentarzem Liczba atomów wodoru. Obok pojawia się znak mnożenia i czerwona liczba jeden ze strzałką komentarzem Wartościowość wodoru. Zapis obliczeń znika i zmniejszonej wersji pojawia się w lewym dolnym rogu planszy. W prawym dolnym rogu pojawiają się analogiczne obliczenia dla tlenu. W górnej części planszy pojawia się symbol fosforu, czyli litera P, nad którą znajduje się znak zapytania. W indeksie dolnym fosforu pojawia się równanie osiem minus trzy równa się pięć. Znak zapytania nad symbolem fosforu we wzorze kwasu fosforowego zostaje zastąpiony rzymską cyfrą pięć. Wszystkie zapisy poza wzorem kwasu znikają, a pod wzorem pojawia się napis Kwas fosforowy pięć.
Nagranie rozpoczyna plansza z napisem w górnej części Obliczanie wartościowości fosforu w cząsteczce kwasu o wzorze H3PO4. Centralną część pustej planszy zajmuje ten sam wzór napisany dużym krojem. Nad literą P pojawia się znak zapytania, nad literą H rzymska cyfra jeden, a nad literą O rzymska cyfra dwa. Wokół końcowej części wzoru O4 i cyfry oznaczającej wartościowość tlenu pojawia się niebieska ramka. Pod wzorem pojawia się czarna liczba cztery, do której prowadzi strzałka z komentarzem Liczba atomów tlenu. Obok pojawia się znak mnożenia i niebieska liczba dwa ze strzałką komentarzem Wartościowość tlenu. Liczby znikają i jasnoczerwona ramka pojawia wokół początkowej części wzoru H3 i cyfry oznaczającej wartościowość wodoru. Pod wzorem pojawia się czarna liczba trzy ze strzałką i komentarzem Liczba atomów wodoru. Obok pojawia się znak mnożenia i czerwona liczba jeden ze strzałką komentarzem Wartościowość wodoru. Zapis obliczeń znika i zmniejszonej wersji pojawia się w lewym dolnym rogu planszy. W prawym dolnym rogu pojawiają się analogiczne obliczenia dla tlenu. W górnej części planszy pojawia się symbol fosforu, czyli litera P, nad którą znajduje się znak zapytania. W indeksie dolnym fosforu pojawia się równanie osiem minus trzy równa się pięć. Znak zapytania nad symbolem fosforu we wzorze kwasu fosforowego zostaje zastąpiony rzymską cyfrą pięć. Wszystkie zapisy poza wzorem kwasu znikają, a pod wzorem pojawia się napis Kwas fosforowy pięć.
Nagranie rozpoczyna plansza z napisem w górnej części Obliczanie wartościowości fosforu w cząsteczce kwasu o wzorze H3PO4. Centralną część pustej planszy zajmuje ten sam wzór napisany dużym krojem. Nad literą P pojawia się znak zapytania, nad literą H rzymska cyfra jeden, a nad literą O rzymska cyfra dwa. Wokół końcowej części wzoru O4 i cyfry oznaczającej wartościowość tlenu pojawia się niebieska ramka. Pod wzorem pojawia się czarna liczba cztery, do której prowadzi strzałka z komentarzem Liczba atomów tlenu. Obok pojawia się znak mnożenia i niebieska liczba dwa ze strzałką komentarzem Wartościowość tlenu. Liczby znikają i jasnoczerwona ramka pojawia wokół początkowej części wzoru H3 i cyfry oznaczającej wartościowość wodoru. Pod wzorem pojawia się czarna liczba trzy ze strzałką i komentarzem Liczba atomów wodoru. Obok pojawia się znak mnożenia i czerwona liczba jeden ze strzałką komentarzem Wartościowość wodoru. Zapis obliczeń znika i zmniejszonej wersji pojawia się w lewym dolnym rogu planszy. W prawym dolnym rogu pojawiają się analogiczne obliczenia dla tlenu. W górnej części planszy pojawia się symbol fosforu, czyli litera P, nad którą znajduje się znak zapytania. W indeksie dolnym fosforu pojawia się równanie osiem minus trzy równa się pięć. Znak zapytania nad symbolem fosforu we wzorze kwasu fosforowego zostaje zastąpiony rzymską cyfrą pięć. Wszystkie zapisy poza wzorem kwasu znikają, a pod wzorem pojawia się napis Kwas fosforowy pięć.
iC95IQXM9E_d5e505
Podsumowanie
Kwasy tlenowe powstają w wyniku reakcji niektórych tlenków niemetali z wodą.
Nazwy kwasów tlenowych tworzy się, dodając do wyrazu kwas nazwę niemetalu wchodzącego w skład tego kwasu z cząstką -owy. W nawiasie podaje się wartościowość tego niemetalu (jeżeli może on tworzyć kilka kwasów).
Wartościowość reszty kwasowej jest równa liczbie atomów wodoru w cząsteczce tego kwasu.
Praca domowa
Polecenie 2.1
Odszukaj w karcie charakterystyki kwasu siarkowego(VI) i azotowego(V) punkty: 2. Identyfikacja zagrożeń i 4. Środki pierwszej pomocy.
Polecenie 2.2
Oblicz wartościowość fosforu w cząsteczce kwasu o wzorze i podaj jego nazwę.
Polecenie 2.3
Używając dowolnej techniki, wykonaj modele cząsteczek trzech wybranych kwasów tlenowych. Rezultaty pracy zaprezentuj na forum klasy.
iC95IQXM9E_d5e567
Słowniczek
kwas
kwas
związek chemiczny, którego cząsteczki są zbudowane z jednego atomu lub większej liczby atomów wodoru i reszty kwasowej
kwas tlenowy
kwas tlenowy
związek chemiczny, którego cząsteczki zbudowane są z jednego atomu lub większej liczby atomów wodoru i reszty kwasowej zawierającej atom(y) tlenu
iC95IQXM9E_d5e626
Zadania
Ćwiczenie 1
Rah5Zc3lWWzLp1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Oceń prawdziwość podanych informacji.
Prawda
Fałsz
W wyniku reakcji każdego tlenku metalu z wodą powstaje kwas tlenowy.
□
□
W wyniku reakcji tlenku azotu(V) z wodą powstaje kwas azotowy(V).
□
□
Kwas chlorowodorowy to kwas tlenowy.
□
□
W wyniku reakcji tlenku węgla(II) z wodą powstaje kwas węglowy.
□
□
W nazwie kwasu węglowego nie podaje się wartościowości węgla.
□
□
Ćwiczenie 2
R1YSb7s0wkPzV1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 3
ReyDOZujqf1jY1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Wskaż prawidłową wartościowość boru wchodzącego w skład cząsteczki kwasu o wzorze .
III
I
II
IV
V
Ćwiczenie 4
RsM7EGcfY1GxW1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Uporządkuj wzory kwasów tlenowych według wzrastającej wartościowości niemetalu, od którego pochodzą.
Uzupełnij luki poprzez przeciągnięcie elementów tak, aby otrzymać model cząsteczki kwasu siarkowego(VI) i kwasu siarkowego(IV).
Ćwiczenie 5.1
Rm1paS1Y95mFd1
Aplikacja interaktywna w formie układanki. W górnej części okna znajdują się ogólne schematy dwóch cząsteczek bez podpisów. Możliwe jest wyróżnienie liczby atomów i tego, które są z czym powiązane, ale nie widać ani samych atomów, ani tego, jaki charakter mają wiązania między nimi. Miejsca przeznaczone na symbole atomów oraz wiązania są szare. Poniżej w jednej linii 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. Dalej są kreski symbolizujące wiązania, pojedyncze i podwójne. Zadaniem użytkownika jest uzupełnienie wzorów właściwymi elementami poprzez przeciągnięcie kul i kresek w przeznaczone dla nich miejsce. Weryfikacji ustawień dokonuje się naciskając przycisk Sprawdź w prawym dolnym rogu okna. Z opisu zadania wiadomo, że obie cząsteczki mają przedstawiać dwa różne kwasy siarkowe.
Aplikacja interaktywna w formie układanki. W górnej części okna znajdują się ogólne schematy dwóch cząsteczek bez podpisów. Możliwe jest wyróżnienie liczby atomów i tego, które są z czym powiązane, ale nie widać ani samych atomów, ani tego, jaki charakter mają wiązania między nimi. Miejsca przeznaczone na symbole atomów oraz wiązania są szare. Poniżej w jednej linii 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. Dalej są kreski symbolizujące wiązania, pojedyncze i podwójne. Zadaniem użytkownika jest uzupełnienie wzorów właściwymi elementami poprzez przeciągnięcie kul i kresek w przeznaczone dla nich miejsce. Weryfikacji ustawień dokonuje się naciskając przycisk Sprawdź w prawym dolnym rogu okna. Z opisu zadania wiadomo, że obie cząsteczki mają przedstawiać dwa różne kwasy siarkowe.
