Badanie właściwości fizycznych i chemicznych substancji
Poniższy materiał stanowi uzupełnienie treści zawartych w materiale: https://zpe.gov.pl/a/wlasciwosci-substancji/DjSxpgmra
Wszystko, co nas otacza, to materia, która składa się z wielu różnych substancji – pierwiastków (substancji prostych) oraz związków chemicznych (substancji złożonych). Podstawą nauki chemii i pracy chemika jest ich badanie pod kątem właściwości fizycznych i chemicznych.
podstawowe szkło i sprzęt laboratoryjny;
różnice pomiędzy substancją prostąsubstancją prostą a substancją złożonązłożoną;
różnice pomiędzy właściwościami fizycznymi a chemicznymi.
opisywać właściwości wybranych substancji w oparciu o przeprowadzone doświadczenia;
wyjaśniać na czym polega zjawisko dyfuzji;
formułować obserwacje na podstawie doświadczeń chemicznych;
formułować i weryfikować hipotezy;
wyciągać wnioski na podstawie doświadczeń chemicznych.
Wszystkie substancje mają pewne charakterystyczne właściwości, które dzielimy na właściwości fizycznewłaściwości fizyczne oraz chemicznechemiczne. Twoim zadaniem będzie przeprowadzenie doświadczeń chemicznych, polegających na badaniu różnych właściwości substancji. Przeprowadź je w wirtualnym laboratorium, sformułuj obserwacje, dokonaj weryfikacji hipotez i wyciągnij wnioski.
Przeprowadź doświadczenie w wirtualnym laboratorium chemicznym, polegające na zbadaniu wybranych właściwości fizycznych następujących substancji: kwasu octowego, mąki, soli kuchennej, jodu, siarki, cukru, benzyny, miedzianej blaszki, oliwy z oliwek oraz etanolu. Rozwiąż problem badawczy i zweryfikuj hipotezę. W formularzu zapisz obserwacje, a następnie sformułuj wnioski.
Zapoznaj się z opisem doświadczenia przeprowadzonego w wirtualnym laboratorium chemicznym, polegającego na zbadaniu wybranych właściwości fizycznych następujących substancji: kwasu octowego, mąki, soli kuchennej, jodu, siarki, cukru, benzyny, miedzianej blaszki, oliwy z oliwek oraz etanolu. Zapoznaj się z problemem badawczym, hipotezą, obserwacjami oraz wnioskami wyciągniętymi z eksperymentu.
Temat:
Badanie właściwości fizykochemicznych kwasu octowego, mąki, soli kuchennej, jodu, siarki, cukru, benzyny, miedzianej blaszki, oliwy z oliwek oraz etanolu.
Problem badawczy:
Jakie właściwości fizykochemiczne posiadają: kwas octowy, mąka, sól kuchenna, jod, siarka, cukier, benzyna, miedziana blaszka, oliwa z oliwek oraz etanol? W jaki sposób można zbadać podstawowe właściwości fizykochemiczne substancji?
Hipoteza:
Do podstawowych właściwości fizykochemicznych substancji należą barwa, zapach, stan skupienia, rozpuszczalność w wodzie oraz palność. Substancje, które nas otaczają charakteryzują różnymi właściwościami fizycznymi.
Sprzęt laboratoryjny:
10 probówek – podłużne U‑kształtne naczynia szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;
pręciki szklane (bagietki) – szklany trzonek służący do mieszania cieczy;
łyżeczki laboratoryjne – długi trzonek wykonany ze szkła, porcelany lub metalu zakończony z jednej strony łyżeczką;
pipety Pasteura – wąska rurka pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki;
uniwersalne papierki wskaźnikowe – kawałki bibuły nasączone substancją będącą indykatorem, a następnie wysuszone, które umożliwiają badanie odczynu roztworu.
Odczynniki chemiczne:
kwas octowy;
mąka;
sól kuchenna;
jod;
siarka;
cukier;
benzyna;
blaszka miedziana;
oliwa z oliwek;
etanol;
woda destylowana.
Przebieg eksperymentu:
Do 10 probówek wprowadzono niewielkie ilości następujących substancji: kwasu octowego, mąki, soli kuchennej, jodu, siarki, cukru, benzyny, miedzianej blaszki, oliwy z oliwek oraz etanolu.
Następnie określono stan skupienia, barwę oraz zapach badanych substancji, a obserwacje zapisać w załączonej tabeli.
Wykorzystując uniwersalne papierki wskaźnikowe sprawdzono pH badanych substancji. Obserwację zapisano w tabeli.
Do każdej probówki wlano kilka wody, a następnie zamieszano zawartość za pomocą pręcika szklanego. Obserwacje również zapisano w tabeli.
Obserwacje:
Substancja | Stan skupienia | Barwa | Zapach | Rozpuszczalność w wodzie | pH | Palność |
|---|---|---|---|---|---|---|
kwas octowy | ciekły | bezbarwny | charakterystyczny zapach octu | bardzo dobra | około 1 | palny, niebiesko‑fioletowy płomień |
mąka | stały | biała | bezwonna | słaba | około 6 | niepalna |
sól kuchenna | stały | przeźroczysta | bezwonna | bardzo dobra | 7 | palna, żółty płomień |
jod | stały | fioletowoczarny | ostry, kłujący zapach* | słaba | nie zbadano** | niepalny, powstaje fioletowy dym |
siarka | stały | żółta | bezwonna* | trudno rozpuszczalna | nie zbadano** | palny, niebieski płomień |
cukier | stały | biały | bezwonny | bardzo dobra | 7 | palny, żółty płomień |
benzyna | ciekły | żółta | charakterystyczny, ostry zapach* | trudno rozpuszczalna | nie zbadano** | palny, żółty płomień |
blaszka miedziana | stały | pomarańczowo‑różowa | bezwonna | praktycznie nierozpuszczalna | nie zbadano** | niepalny |
oliwa z oliwek | ciekły | żółta | przyjemny, świeży zapach | trudno rozpuszczalna | nie zbadano** | palny, żółty płomień |
etanol | ciekły | bezbarwny | ostry, drażniący zapach* | bardzo dobra | 7 | palny, niebieski płomień |
*Na podstawie danych dostępnych na stronie National Center for Biotechnology Information.
**Nie zbadano – w ten sposób opisano substancje, dla których pomiar pH za pomocą uniwersalnych papierków wskaźnikowych nie ma sensu praktycznego, ponieważ służą one do badania pH, a zatem określania odczynu kwasowego, obojętnego albo zasadowego roztworów wodnych. Wskazane substancje są jednak nierozpuszczalne albo trudno rozpuszczalne w wodzie, dlatego nie zostały zbadane za pomocą uniwersalnych papierków wskaźnikowych.
Wyniki:
Do właściwości fizycznych należą stan skupienia, barwa oraz rozpuszczalność w wodzie. Substancje, które nas otaczają charakteryzują różnymi właściwościami fizycznymi.
Wnioski:
Do właściwości fizycznych należą stan skupienia, barwa oraz rozpuszczalność w wodzie. Substancje, które nas otaczają, charakteryzują się różnymi właściwościami fizycznymi.
Hipoteza została potwierdzona.
Do właściwości fizycznych substancji należy również gęstość. Przeprowadź eksperyment w laboratorium chemicznym, polegający na porównaniu gęstości wody i oleju. Sformułuj problem badawczy i własną hipotezę.
Temat: Porównanie gęstości wody i oleju.
Do właściwości fizycznych substancji należy również gęstość. Zaprojektuj eksperyment w laboratorium chemicznym, polegający na porównaniu gęstości wody i oleju. Sformułuj problem badawczy i własną hipotezę.
Temat: Porównanie gęstości wody i oleju.
Do właściwości chemicznych substancji należy m. in. palność. Zbadaj, w jaki sposób spala się fosfor czerwony i co w jego wyniku powstaje.
Temat: Badanie palności fosforu.
Zapoznaj się z poniższym opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.
Problem badawczy:
W jaki sposób spala się fosfor? Co jest produktem jego spalania?
Hipoteza:
Fosfor spala się żółtym płomieniem do tlenku fosforu.
Co było potrzebne:
fosfor czerwony;
woda;
wodny roztwór oranżu metylowego;
palnik;
łyżka do spalań z korkiem;
kolba stożkowa.
Przebieg doświadczenia:
Na łyżce do spalań umieszczono fosfor czerwony i ogrzewano go w płomieniu palnika do momentu rozpoczęcia spalania. Łyżkę z palącym się fosforem wprowadzono do kolby stożkowej, która zawierała na dnie wodę z kilkoma kroplami roztworu oranżu metylowego. Zamkniętą korkiem kolbę stożkową mieszano do momentu zaobserwowania zmiany.
Obserwacje:
Fosfor spala się żółtym płomieniem. Po wprowadzeniu palącego się fosforu do kolby stożkowej, widoczny jest biały dym. Na ściankach naczynia widoczny jest biały osad. Po zamieszaniu zawartości probówki, wodny roztwór oranżu metylowego zmienia zabarwienie z pomarańczowego na czerwone.
Wnioski:
Podczas spalania fosforu na ściankach naczynia powstaje biały osad, a w naczyniu pojawia się biały dym – jest to tlenek fosforu. W wyniku jego reakcji z wodą powstaje kwas fosforowy, który zmienia zabarwienie wodnego roztworu oranżu metylowego z pomarańczowego na czerwone.
Ciekawą właściwością substancji jest zdolność do dyfuzji. Jest to zjawisko samoistnego mieszania się substancji, które występują w różnych stanach skupienia: gazowym, ciekłym oraz stałym. Przeprowadź eksperyment chemiczny w wirtualnym laboratorium, polegający na zbadaniu, czy podczas wprowadzenia torebki herbaty do wody zachodzi zjawisko dyfuzji. Sformułuj problem badawczy i własną hipotezę.
Temat: Badanie zjawiska dyfuzji.
Ciekawą właściwością substancji jest zdolność do dyfuzji. Jest to zjawisko samoistnego mieszania się substancji, które występują w różnych stanach skupienia: gazowym, ciekłym oraz stałym. Zaprojektuj eksperyment chemiczny w wirtualnym laboratorium, polegający na zbadaniu, czy podczas wprowadzenia torebki herbaty do wody zachodzi zjawisko dyfuzji. Sformułuj problem badawczy i własną hipotezę.
Już wiesz, że substancje chemiczne wykazują różne charakterystyczne właściwości fizyczne i chemiczne. Ulegają również przemianom fizycznym i chemicznym. Na czym polega różnica pomiędzy zjawiskiem fizycznym a reakcją chemiczną? Wyjaśnij te pojęcia, przeprowadzając równolegle dwa doświadczenia chemiczne, dzięki którym zbadasz procesy rozpuszczania i roztwarzania różnych substancji w wodzie.
Temat: Wykazywanie różnic pomiędzy zjawiskiem fizycznym a reakcją chemiczną, na podstawie roztwarzania sodu oraz rozpuszczania cukru w wodzie.
Już wiesz, że substancje chemiczne wykazują różne charakterystyczne właściwości fizyczne i chemiczne. Ulegają również przemianom fizycznym i chemicznym. Na czym polega różnica pomiędzy zjawiskiem fizycznym a reakcją chemiczną? Zapoznaj się z poniższym opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.
Temat: Wykazywanie różnic pomiędzy zjawiskiem fizycznym a reakcją chemiczną, na podstawie roztwarzania sodu oraz rozpuszczania cukru w wodzie.
Problem badawczy:
Na czym polega zjawisko fizyczne, a na czym reakcja chemiczna?
Hipoteza:
Połączenie sodu z wodą prowadzi do reakcji chemicznej. Połączenie cukru z wodą to zjawisko fizyczne.
Co było potrzebne:
sód;
cukier;
alkoholowy roztwór fenoloftaleiny;
woda destylowana;
krystalizator;
zlewka;
łyżeczka;
pręcik szklany.
Przebieg doświadczenia:
Kawałeczek osuszonego z nafty sodu wprowadzono do krystalizatora z wodą i kilkoma kroplami alkoholowego roztworu fenoloftaleiny. Do zlewki wprowadzono łyżeczkę cukru, a następnie wlano około wody. Zawartość wymieszano pręcikiem szklanym.
Obserwacje:
W krystalizatorze ciało stałe unosi się na powierzchni wody, ulegając stopniowemu roztworzeniu. Wydziela się bezbarwny gaz, roztwór zabarwia się na kolor malinowy.
W zlewce widoczne jest rozpuszczenie ciała stałego i pojawianie się klarownego, żółtego roztworu.
Wnioski:
W krystalizatorze dochodzi do reakcji chemicznej. Sód roztwarza się w wodzie i powstaje wodorotlenek sodu. Wydzielającym się gazem jest wodór.
W zlewce dochodzi do przemiany fizycznej. Cukier rozpuszcza się w wodzie i tworzy z nią klarowny żółty roztwór.
Reakcja roztwarzania sodu w wodzie:
Słownik
pierwiastki, które stanowią zbiór atomów o tej samej liczbie atomowej i charakteryzują się tym, że za pomocą prostych metod nie możemy ich rozłożyć na prostsze
związki chemiczne stanowiące zbiór atomów co najmniej dwóch pierwiastków, połączonych ze sobą za pomocą wiązania chemicznego; można je rozłożyć na prostsze za pomocą prostych metod
cechy substancji, które można określić na podstawie jej zachowania wobec innych substancji; do właściwości chemicznych zaliczamy m.in. palność, reaktywność, zapach, smak
charakterystyczne cechy danej substancji, takie jak stan skupienia, barwa, rozpuszczalność (rozpuszczanie to zjawisko fizyczne), przewodnictwo elektryczne, przewodnictwo cieplne, temperatury wrzenia i topnienia, twardość, kruchość, kowalność, połysk, gęstość, właściwości magnetyczne
Ćwiczenia
Przeczytaj znajdujący się poniżej tekst opisujący właściwości bromu, a następnie wypisz jego właściwości chemiczne oraz fizyczne.
Brom jest niemetalem barwy brunatnoczerwonej, który w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym przyjmuje ciekły stan skupienia. Brom ma nieprzyjemny, ostry zapach przypominający zapach chloru. Jest pierwiastkiem silnie toksycznym. W temperaturze krzepnie, a w temperaturze przechodzi w gazowy stan skupienia. Wodny roztwór bromu ulega reakcji ze związkami nienasyconymi, przez co wykorzystywany jest do ich wykrywania.
Przeczytaj poniższy fragment tekstu, a następnie wykonaj znajdujące się pod nim polecenie.
Dichlorometan jest nierozpuszczalną w wodzie, bezbarwną cieczą o charakterystycznym zapachu. Gęstość dichlorometanu w temperaturze wynosi . (...) Woda jest bezbarwną, bezwonną cieczą. Jej gęstość w temperaturze wynosi ok. .
Przeprowadzono doświadczenie, polegające na porównaniu rozpuszczalności trzech substancji w wodzie. W tym celu przygotowano trzy probówki. Do jednej wprowadzono cukier, do drugiej sól kuchenną, a do trzeciej wsypano rozdrobnioną kredę. Do każdej wlano wody. Zawartość probówek wymieszano za pomocą pręcików szklanych.
Wyniki przeprowadzonego doświadczenia zaprezentowano na poniższym schemacie.
Po dodaniu wody, w probówce pierwszej i drugiej, ciała stałe rozpuściły się. W trzeciej probówce nie zaobserwowano rozpuszczenia się substancji.
Do zlewki wsypano mieszaninę piasku i kryształów jodu. Następnie ustawiono zlewkę na trójnogu i przykryto kolbą okrągłodenną z zimną wodą. Zlewkę ogrzewano przez pewien czas nad palnikiem spirytusowym. Zanotowano, że początkowo zlewka wypełniła się fioletowymi parami, a po pewnym czasie, na dnie kolby osadziły się kryształy jodu w postaci igieł.
Poniżej przedstawiono obserwacje do pewnego doświadczenia chemicznego.
Ciało stałe roztwarza się i powstaje klarowny, bezbarwny roztwór. Probówka staje się ciepła. Wydziela się bezbarwny, bezwonny gaz. Po przyłożeniu palącego się łuczywa do probówki, słychać charakterystyczny dźwięk.
Read a description of acetic acid provided below and choose only it's physical properties from the list below.
Acetic acid is a colorless liquid with a characteristic odor. It dissolves very well in water and ethanol. Acetic acid boils in and solidifies below . It reacts with hydroxides and alkali metals forming salts.
Bibliografia
Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, t. 1, Warszawa 2022.
Jones L., Atkins P., Leroy L., Chemia ogólna, Warszawa 2020, wyd. 2.
Kulawik J., Kulawik T., Litwin M., Podręcznik do chemii dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Warszawa 2020.
Łasiński D., Sporny Ł., Strutyńska D., Wróblewski P., Podręcznik dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Mac Edukacja 2020.