Informacje, które poznaliście na lekcjach chemii, pozwoliły wam przekonać się, że jest to fascynująca dziedzina wiedzy. Chemia ma między innymi wpływ na nasze zdrowie, środowisko, na to, w co się ubieramy i jak się odżywiamy. Odkrycia, które zawdzięczamy chemikom, decydują o tym, jak się będzie rozwijać nasza cywilizacja.

iDJduam9a1_d5e430

1. Czym jest gleba?

Gleba to powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej o zasadniczym znaczeniu w rozwoju i ciągłości życia biologicznego. Jest także podstawą egzystencji ludzi zamieszkujących Ziemię. Zawiera sole mineralne i wodę niezbędną dla roślin oraz stanowi siedlisko życia wielu organizmów roślinnych i zwierzęcych.

R1MFyh7odNDoL1
Gleba wykazuje właściwości sorpcyjne. Dzięki temu ma zdolność do pochłaniania gazów z powietrza, cząsteczek lub jonów z roztworów oraz mikroorganizmów i drobnych cząstek z zawiesin. Właściwości sorpcyjne gleby można zaobserwować, przeprowadzając prosty eksperyment zobrazowany rysunkiem
iDJduam9a1_d5e466

2. Czy jakość gleby ma duży wpływ na wysokość plonów?

O urodzajności gleby decyduje jej żyzność, która jest wynikiem procesów glebotwórczych i zależy od zawartości koloidów glebowych, próchnicy, związków mineralnych oraz drobnoustrojów w glebie. Na wysokość uzyskiwanych plonów ma wpływ nie tylko rodzaj gleby, ale także jej odczyn, od którego zależy m.in. dostępność składników pokarmowych. Do identyfikacji rodzaju gleby można wykorzystać rośliny tzw. wskaźnikowe (fitoindykatory).

R1cKj7w1Eiu0R1
Źródło: Aleksandra Ryczkowska, sannse (https://commons.wikimedia.org), Tony Hisgett (https://commons.wikimedia.org), Jonas Bergsten (https://commons.wikimedia.org), T.Voekler (https://commons.wikimedia.org), Gregory Phillips (https://commons.wikimedia.org), licencja: CC BY-SA 3.0.
iDJduam9a1_d5e503

3. Jak wyżywić świat?

Rozwój produkcji rolnej w celu zaspokojenia potrzeb rosnącej liczby mieszkańców Ziemi przyczynił się do produkcji nawozów mineralnych. Nawozy mogą mieć wpływ na odczyn gleby, a ich nadmiar negatywnie wpływa na środowisko naturalne. Współcześnie producenci dążą do tego, aby zoptymalizować proces dostarczania składników odżywczych roślinom uprawnym, np. poprzez zastosowanie nawozów wieloskładnikowych, wolno działających. Najczęściej stosowanym kryterium podziału nawozów jest ich pochodzenie.

RtKi51XZujJrB1
Źródło: Aleksandra Ryczkowska, licencja: CC BY 3.0.
iDJduam9a1_d5e539

4. Jakie rodzaje zanieczyszczeń mogą być przyczyną degradacji gleb?

Intensywny rozwój przemysłu, zwłaszcza ciężkiego, niewłaściwa gospodarka nawozami i pestycydami w rolnictwie i ogrodnictwie, rosnąca liczba środków transportu to główne przyczyny degradacji gleb, prowadzącej do spadku ich urodzajności. Pomimo tego gleby w porównaniu z powietrzem i wodą najdłużej opierają się działaniu szkodliwych substancji.

R1JOFZGSjJ5N81
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.
iDJduam9a1_d5e575

5. W jaki sposób wynalazki i innowacje chemiczne decydują o naszej energetycznej przyszłości?

Współczesna cywilizacja jest uzależniona od takich kopalin, jak: węgle kopalne, ropa naftowa i gaz ziemny. Nowoczesne technologie stosowane w przemyśle chemicznym pozwalają na uzyskiwanie z kopalin wielu produktów, bez których trudno wyobrazić sobie codzienne życie. Chemicy niejednokrotnie przyczyniali się do rozwoju energetyki. Cały czas poszukują nowych źródeł energii i ulepszają technologie już istniejące, otrzymują coraz lepsze materiały i modyfikują te, które wydają się niezbędne w naszej rzeczywistości. Na przykład odkrycie zjawiska promieniotwórczości i rozwój energetyki jądrowej mogą przynajmniej na jakiś czas zaspokoić zapotrzebowanie ludzkości na energię.

R79VSXYTnc89Q1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.
iDJduam9a1_d5e612

6. Czy świat może istnieć bez ropy naftowej?

Cała globalna gospodarka jest uwarunkowana wydobyciem ropy naftowej. Często w środkach masowego przekazu pojawiają się spekulacje, jak będzie wyglądał świat, gdy zabraknie tego surowca. Dlatego prowadzi się intensywne badania w poszukiwaniu alternatywnych rozwiązań możliwych do zastosowania w różnych gałęziach światowej gospodarki, które dzisiaj zależne są od tej kopaliny.

RUZp5U00A11c51
Źródło: Dariusz Adryan, Andrzej Grabowski (https://commons.wikimedia.org), generatorpowerproducts (https://pixabay.com), PhotoLizM (https://pixabay.com), puderundpinsel (https://pixabay.com), jarmoluk (https://pixabay.com), OpenIcons (https://pixabay.com), JirkaF (https://pixabay.com), paulabassi2 (https://pixabay.com), skeeze (https://pixabay.com), Hans (https://pixabay.com), geralt (https://pixabay.com), licencja: CC BY 3.0.

Metoda rozdzielania składników ropy naftowej na tzw. frakcje, czyli mieszaniny substancji o zbliżonych temperaturach wrzenia, nazywa się destylacją frakcyjną (destylacją frakcjonowaną, rektyfikacją). Proces ten odbywa się w rafineriach.

R133L5zMjmV1j1
Dziś trudno wyobrazić sobie nasz świat bez ropy naftowej. Jeśli chcemy, by nasza cywilizacja przetrwała i nadal się rozwijała, musimy dołożyć wszelkich starań, aby z dużym wyprzedzeniem podjąć działania w kierunku zwiększenia efektywności energetycznej
iDJduam9a1_d5e655

7. Benzyna – popularne paliwo obecnie i w przyszłości?

Benzyna otrzymywana w procesie destylacji frakcyjnej ropy naftowej to mieszanina węglowodorów o prostych łańcuchach węglowych, która spala się wybuchowo (detonacyjnie), dlatego nie może być od razu wykorzystywana jako paliwo do samochodów. Najważniejszym parametrem określającym jakość benzyny jest liczba oktanowa (LO).

RXiM4XkQDBPNw1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Innym sposobem na podwyższenie liczby oktanowej benzyny jest proces zwany reformingiem.

R1VMLV0EsBfNO1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Benzyna otrzymywana w rafineriach ropy naftowej pokrywa zaledwie w 1/3 zapotrzebowanie przemysłu motoryzacyjnego. Dlatego produkuje się ją również w procesach przerobu węgla kamiennego, z gazu syntezowego lub z wyższych frakcji destylacji frakcyjnej ropy naftowej w procesie zwanym krakingiem.

RTkoSjalv3hCz1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Chociaż na naszych drogach pojawiają się samochody i autobusy zasilane innymi paliwami, np. LPG (gaz płynny), CNG (gaz ziemny), biopaliwem (np. biodiesel), czy nawet wodą, to jednak większość pojazdów jest przystosowana do tradycyjnego paliwa.

iDJduam9a1_d5e704

8. Czy alternatywne źródła energii to energetyczna przyszłość naszej planety?

Ograniczone zasoby paliw kopalnych oraz ich znaczący udział w zanieczyszczeniu środowiska sprawiają, że sukcesywnie zwiększa się ilość energii produkowanej ze źródeł odnawialnych, a także cały czas poszukuje się nowych alternatywnych źródeł jej pozyskiwania. Obecnie, przyglądając się analizom i przewidywaniom dotyczącym bezpieczeństwa energetycznego naszej planety, trzeba przyznać, że rozwój alternatywnych źródeł energii będzie musiał w przyszłości coraz skuteczniej wypierać z rynku klasyczne rozwiązania.

R17USfyY8iOzg1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.
iDJduam9a1_d5e741

9. Co łączy chemię z opakowaniami różnych towarów?

Opakowania, które są integralną częścią współczesnych produktów, wytwarzane są z różnych materiałów, tj.: szkło, metal, papier, drewno, tkaniny oraz tworzywa sztuczne. Każda z tych substancji ma zarówno wady, jak i zalety.

Zalety opakowań wykonanych z różnych materiałów

Rodzaj opakowania

Szklane

Papierowe

Z tworzyw sztucznych

Metalowe

Drewniane

Z tkaniny

Odporność mechaniczna

+
+

Odporność na czynniki biologiczne

+
+
+

Odporność na czynniki chemiczne

+
+

Niepalność

+
+

Możliwość wielokrotnego użycia

+
+
+

Możliwość recyklingu

+
+
+
+
+
+

Nienasiąkliwość

+
+

Niewielki ciężar

+
+
+

Przezroczystość

+
+

Łatwość barwienia na różne kolory

+
+
+

Niska cena

+

Małe przewodnictwo cieplne

+
+

Łatwość zagospodarowania odpadów

+
+

Przepuszczalność powietrza

+

Dzięki chemii rynek opakowań cały czas ewoluuje. Opakowania są wytwarzane z surowców, które spełniają coraz wyższe wymagania rynku. Innowacyjne rozwiązania, które coraz częściej możemy zauważyć, to opakowania produkowane z materiałów biodegradowalnych.

iDJduam9a1_d5e777

10. Czy tworzywa sztuczne to najtrwalszy pomnik ludzkiej wynalazczości?

Tworzywa sztuczne są jednym z najbardziej uniwersalnych i wielofunkcyjnych materiałów. Stały się one podstawą nowoczesnego życia, a największym obszarem ich zastosowania są właśnie opakowania. Do produkcji opakowań wykorzystuje się polimery zarówno polimeryzacyjne, jak i polikondensacyjne.

R1YxImDrFgFGn1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Tworzywa sztuczne, tak wszechobecne w naszym codziennym życiu, ciągle budzą wiele obaw dotyczących ochrony środowiska oraz bezpieczeństwa zdrowotnego. Jednak ze względu na coraz lepsze cechy użytkowe, jakie uzyskują dzięki pracy badawczej wielu chemików na świecie, tworzywa sztuczne to nadal materiał przyszłości i trwały pomnik ludzkiej wynalazczości.

iDJduam9a1_d5e813

11. Jak osiągnięcia chemików mogą wpływać na to, w co się ubieramy?

Początkowo do wytwarzania odzieży człowiek wykorzystywał tylko surowce naturalne, np. skórę, włókna roślinne i zwierzęce. Jednak wraz z rozwojem cywilizacyjnym zmianom ulegał również rynek włókienniczy. Coraz częściej wykorzystuje się w tej dziedzinie nanotechnologię i elektronikę, starając się sprostać coraz wyższym wymaganiom użytkowników i dużej konkurencji na rynkach zbytu.

R1Y4B5L8vn6ya1
Źródło: Aleksandra Ryczkowska, WikimediaImages (https://pixabay.com), sarangib (https://pixabay.com), J.M.Garg (https://commons.wikimedia.org), Alex Santosa (https://www.flickr.com), Michael Palmer (https://commons.wikimedia.org), Nikita (https://www.flickr.com), licencja: CC BY-SA 4.0.

Rozwój technologii przyniósł nowe możliwości. Zaczęto produkować włókna sztuczne oraz włókna syntetyczne. Współcześnie naukowcy skupiają się na możliwościach wytwarzania tzw. tkanin inteligentnych.

RNwp3d3JXAoSg1
Źródło: Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY 3.0.
iDJduam9a1_d5e857

12. Cywilizacja śmieci, czyli jak poradzić sobie z rosnącą górą odpadów?

Odpady i związane z nimi zagrożenia stają się w obecnych czasach coraz bardziej zauważalnym problemem. Śmieci nie tylko szpecą krajobraz, ale stanowią ogromne zagrożenie dla środowiska i zdrowia człowieka. Szczególnie kłopotliwe są tworzywa sztuczne, które stanowią ok. 15% masy i 70% objętości wszystkich wytwarzanych odpadów.

RDOe2Qo8yoiYY1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.
iDJduam9a1_d5e893

13. Przyszłość chemii czy może chemia przyszłości?

Współczesna chemia nie zamyka się w laboratorium, lecz koncentruje się wokół zagadnień związanych z człowiekiem oraz środowiskiem naturalnym. W związku z obchodami Międzynarodowego Roku Chemii podkreślano, że Chemia jest podstawową nauką leżącą u podłoża najważniejszych wyzwań XXI wieku. Ważne jest, abyśmy wszyscy zdali sobie sprawę ze znaczenia chemii dla świata.

RL4d7O4ryaTUz1
Najnowsze odkrycia chemii i biochemii, które mogą mieć znaczny wpływ na dalsze kierunki rozwoju technologii służących nam w codziennym życiu
iDJduam9a1_d5e929

Zadania

Pamiętam i rozumiem

  1. Czy skład gleby ma wpływ na rozwój roślin? Omów tę zależność na przykładach.

  2. Zaproponuj sposoby ochrony gleby przed degradacją.

  3. Podziel substancje powstające podczas pirogenizacji węgla ze względu na stan skupienia i opisz znaczenie tych produktów, które są cieczami.

  4. Wyjaśnij różnice pomiędzy dwoma procesami: krakingiem i reformingiem.

  5. Scharakteryzuj wybrany rodzaj tworzyw sztucznych (np. PVC, PE, PP), podając: budowę, równanie reakcji otrzymywania, właściwości i zastosowanie.

  6. Dlaczego z węgla brunatnego uzyskuje się znacznie mniej energii niż z takiej samej ilości węgla kamiennego?

  7. Porównaj zalety oraz wady bawełny i jedwabiu naturalnego. Czy budowa obu włókien oparta jest na tym samym składniku?

Czytam i interpretuję

  1. Na podstawie dowolnych źródeł informacji dotyczących gospodarki odpadami i recyklingu przedyskutuj wady i zalety różnych sposobów radzenia sobie z odpadami stałymi.

  2. Ustosunkuj się do stwierdzenia: energetyka jądrowa to bezpieczny sposób na produkcję energii we współczesnym świecie.

  3. Przeanalizuj wpływ różnorodnych sposobów pozyskiwania energii na stan środowiska przyrodniczego.

  4. Wyjaśnij na jakiej zasadzie działa odzież termoaktywna.

  5. Wyjaśnij, dlaczego sprzętu elektronicznego nie można wyrzucać na wysypisko śmieci.

Rozwiązuję problemy

  1. Na czym polega chemiczne zanieczyszczenie gleby? Zaproponuj sposoby ochrony gleby przed degradacją.

  2. W jaki sposób możemy zbadać odczyn gleby w przydomowym ogródku, zanim rozpoczniemy sadzenie roślin?

  3. Zaproponuj sposób, w jaki można doświadczalnie odróżnić tkaninę wykonaną z włókna naturalnego od tkaniny syntetycznej, np. jedwabiu naturalnego od sztucznego.

  4. Czy czajnik bezprzewodowy może być wykonany z tworzyw termoplastycznych, albo termoutwardzalnych? Odpowiedź uzasadnij.

  5. Jedną z form zagospodarowania odpadów jest recykling. Wyróżnia się trzy formy recyklingu: materiałowy, surowcowy i energetyczny. Którą(e) z tych form powinno się zastosować do zagospodarowania butelek z PET, a którą(e) – do puszek aluminiowych?

  6. W jaki sposób możesz przyczynić się do zmniejszenia ilości odpadów powstających w twoim domu?

  7. Oblicz pojemność jednej baryłki ważącej 135,15 kg, wypełnionej ropą naftową o gęstości 0,85 g/cmIndeks górny 3. Wynik podaj w litrach i w galonach amerykańskich.

  8. Do otrzymania 1 tony PVC zużywa się 580 kg acetylenu. Oblicz, ile kg PVC powinno powstać z 290 g acetylenu.

iDJduam9a1_d5e1033

Projekt badawczy

Nawożenie roślin doniczkowych

Autor/ Nauczyciel

Tytuł projektu

Nawożenie roślin doniczkowych

Temat projektu

Badanie wpływu nawożenia, na rozwój wybranej rośliny doniczkowej np. paprotki, storczyka

Badana hipoteza

Nadmierne nawożenie szkodzi rozwojowi rośliny

Materiały źródłowe (strony internetowe, rozdział w podręczniku)

Strony internetowe, działy: IV, V, VI w e‑podręczniku

Uczeń

Co dokładnie mam zamiar zrobić, by sprawdzić, czy hipoteza jest prawdziwa?

Obserwować, jak rozwijają się sadzonki wybranej rośliny w zależności od ilości dostarczanego nawozu

Co trzeba przygotować, by zweryfikować hipotezę?

Rośliny, nawóz, sprzęt pomiarowy

Co będę obserwować (mierzyć)?

Wielkość (wysokość), wygląd rośliny –wielkość liści, kolor liści

Czas trwania (ile czasu potrzeba, by wykonać projekt)

4–6 tygodni

Wyniki (tabela, wykres, rysunek, fot.)

Wniosek

Refleksja (czego projekt mnie nauczył?)

Wyniki i wnioski z projektu badawczego

R12PrKRHfzFoV1
załącznik z dokumentem do pobrania
Źródło: Grażyna Makles, Anna Florek, licencja: CC BY 3.0.
iDJduam9a1_d5e1074

Test sprawdzający z działów: IV. Chemia gleby, V. Paliwa – obecnie i w przyszłości, VI. Chemia opakowań i odzieży

Test sprawdzający

R1I5Avy374uEr1
załącznik z dokumentem do pobrania
Źródło: Grażyna Makles, Anna Florek, licencja: CC BY 3.0.

Klucz testu

RMyrMCPOBMD5g1
załącznik z dokumentem do pobrania
Źródło: Grażyna Makles, Anna Florek, licencja: CC BY 3.0.