Skorupa ziemska jest najbardziej zewnętrzną warstwą Ziemi. Jest zbudowana ze skał i minerałów pochodzenia nieorganicznego.

R1Pxv3PU4ALfu

Ilustracja przedstawia planetę Ziemię. Na modelu ukazany jest fragment Afryki i Ameryki Południowej. Reszta modelu zajmują wody zaznaczone kolorem niebieskim. Z modelu został wycięty spory fragment ukazując wewnętrzne warstwy litosfery. Najbardziej wewnętrzna część zaznaczona jest kolorem jasnożółtym, kolejna nieco bliżej powierzchni Ziemi jest zaznaczona na kolor czerwony, kolejna, najbardziej szeroka posiada kolor brązowy, natomiast najcieńsza i najbardziej zewnętrzna ma kolor pomarańczowy. Od tej właśnie warstwy odchodzą dwie strzałki. Pierwsza wskazuje na napis "skorupa ziemska --- najbardziej zewnętrzna skalna warstwa Ziemi". Druga strzałka wskazuje na napis "nieorganiczne składniki skorupy" oraz na podział znajdujący się pod nim. Do nieorganicznych składników skorupy należą skały osadowe, magmowe i przeobrażone, a także minerały czyli pierwiastki lub ich związki chemiczne.

1. Krzemionka

Krzemionka, tlenek krzemu$\left(\text{IV}\right)$, to podstawowy składnik piasku, skał i gleb. Już od najdawniejszych czasów ludzie wykorzystywali niezwykłe właściwości tej substancji.

RVtwp20HHzuTi

W tabeli przedstawiono przykładowe substancje zawierające krzem. Pierwszym z nich jest krzemionka, czyli tlenek krzemu<math aria‑label="cztery">IV, ${\text{SiO}}_2$, występujący pod postacią kwarcu. Poniżej przedstawiony jest kryształ kwarcu - przezroczysty z wystającymi, podłużnymi, ostro zakończonymi słupkami. Drugą grupą są krzemiany, czyli sole kwasów krzemowych na przykład cyrkon o wzorze sumarycznym ${\text{ZrSiO}}_4$. Cyrkon przedstawiony jest jako brunatny z widocznymi jaśniejszymi złocisto czerwonymi miejscami minerał. Niektóre krawędzie są ostro zakończone. Trzecią grupą są glinokrzemiany, czyli krzemiany, w których część atomów krzemu zastąpiono atomami glinu. Przykładem minerału jest anortyt o wzorze sumarycznym C a A l indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, S i indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O indeks dolny, osiem, koniec indeksu dolnego. Przedstawiony minerał szaro czerwonawy o nierównej fakturze z widocznymi wgłębieniami.

R1Hp0rwAFdTCd

W tabeli znajdują się informacje o zastosowaniu tlenku krzemu<math aria‑label="cztery">IV. Krzemień stosuje się do krzesania ognia, do produkcji narzędzi kamiennych, produkcji farb krzemianowych i produkcji biżuterii (krzemień pasiasty). Krzemień przedstawiony na grafice ma nieregularny kształt o gładkiej powierzchni. Kolor jego jest pomarańczowy, przy krawędzi żółty. Miejscami są umiejscowione czarne punkty. Czysty kwarc jest używany w produkcji szkła kwarcowego (tygle, lampy kwarcowe, światłowody, itd.), w zegarkach, zapalniczkach, zapalarkach piezoelektrycznych, w przemyśle optycznym i jubilerskim. Przedstawiony kryształ kwarcu jest to przezroczysty minerał z wystającymi, podłużnymi, ostro zakończonymi słupkami. Piasek wykorzystuje się jako składnik zaprawy murarskiej, cementu, betonu, przy produkcji wyrobów ceramicznych oraz w produkcji krzemu, karborundu i szkła. Piasek przedstawiony na grafice jest jasno żółty, z widocznymi drobinkami oraz widocznymi podłużnymi śladami.

2. Szkło

Szkło jest materiałem amorficznym, który otrzymuje się w wyniku stopienia mieszaniny piasku kwarcowego (${\text{SiO}}_2$), wapienia (${\text{CaCO}}_3$) i sody (${\text{Na}}_2{\text{CO}}_3$) oraz dodatków, takich jak niektóre sole (w celu uzyskania odpowiednich właściwości szkła) oraz stłuczka szklana (ułatwia przeróbkę i ponowne wykorzystanie szkła z recyklingu). Każdy rodzaj tego materiału ma określone właściwości i wynikające z nich zastosowanie.

RgqAKRhedQKvF

W tabeli znajdują się informacje o właściwościach szkła. Do właściwości fizycznych przypisano: barwę (bezbarwne lub kolorowe), dużą odporność na ściskanie, niewielką odporność na rozciąganie, zginanie i uderzanie, szkło nie wykazuje ściśle określonej temperatury topnienia, twardość szkła wynosi około <math aria‑label="od pięciu do sześciu">5-6 w skali Mohsa, szkło jest złym przewodnikiem prądu elektrycznego. Właściwości chemiczne szkła: jest materiałem odpornym na działanie wody, zasad (z wyjątkiem stężonych mocnych zasad) oraz kwasów (z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego).

Rnvx4y1DeLsAx

Szkło ma zastosowanie jako materiał budowlany: szkło zbrojone – ukazany fragment szkła z wmurowaną metalową siatką wewnątrz szkła, szkło hartowane – przedstawione zbite szkło hartowane. Szkło z wyraźną linią pęknięcia tworzącą sieć, szkło okienne – ukazana ściana szklana jednego z biurowców. Szkło techniczne to np. szkło laboratoryjne – na zdjęciu ukazane są ustawione w kilku rzędach kolby miarowe, płaskodenne wypełnione do połowy białą, nieprzezroczystą substancją, optyczne (soczewki) – przedstawiony obiektyw do aparatu cyfrowego, elektrotechniczne np. w żarówkach. W gospodarstwie domowym stosuje się szkło kryształowe – przedstawiony została szklana misa o zdobionej fakturze, żaroodporne (naczynia lub szyby w kominkach) – ukazany kominek wbudowany w ścianę z palącym się drewnem w środku oraz stołowe – przedstawione zostały ustawione w rzędach kieliszki do wina. Ponadto szkło stosuje się w opakowaniach: butelkach – ukazane siedem zielonych butelek ustawionych w rzędzie na półce, słoikach przedstawione są szklane, przezroczyste słoiki bez założonych nakrętek i pojemnikach szklanych – ukazane są różnej wielkości szklane pojemniki ustawione na białym blacie.

3. Skały wapienne i skały gipsowe

W skład minerałów i skał, które budują skorupę ziemską, wchodzi wapń. Pierwiastek ten jest głównym składnikiem skał wapiennych oraz gipsowych. Rola chemików w pozyskiwaniu i przemysłowym przetwarzaniu zasobów Ziemi jest nieoceniona.

iFYE7c8iwj_d963e354

RTNmU39JRbVcl

Zdjęcie przedstawia białe skały wapienne porośnięte roślinnością.

iFYE7c8iwj_d963e360

RCKfdGgwguYRw

Zdjęcie przedstawia szarobrązową skałę gipsową.

4. Cement, beton i zaprawa murarska

Cement, beton i zaprawa murarska to ważne materiały budowlane. Cement jest produkowany w cementowniach poprzez wypalenie mieszaniny wapieni oraz gliny, a dalej zmielenie otrzymanego spieku z gipsem krystalicznym. Beton powstaje w wyniku stwardnienia mieszaniny złożonej z cementu, kruszywa (piasku, żwiru, żużla) oraz wody w odpowiednich proporcjach, która jest przygotowywana w specjalnych urządzeniach zwanych betoniarkami. Zaprawa murarska to mieszanina cementu, piasku i wody (zaprawa cementowa), często z dodatkiem wapna hydratyzowanego (zaprawa cementowo‑wapienna).

R1UQX4CpfLy2y

Zdjęcie przedstawia most Vasco da Gama w Lizbonie, który jest spektakularnym przykładem wykorzystania betonu we współczesnym budownictwie. Estetyka mostu jest nowoczesna i prosta. Jest to konstrukcja wisząca o długości około siedemnastu i dwóch dziesiątych kilometra, przecinająca rzekę Tag. Jego charakterystycznym elementem są dwa wysokie filary w kształcie żagli, które podtrzymują konstrukcję wiszącą. Most wykorzystuje konstrukcję wiszącą, gdzie pionowe liny podtrzymują most przez zastosowanie naciągu. Ta technologia pozwala na znaczne zwiększenie rozpiętości mostu, jednocześnie minimalizując obciążenie filarów. Most Vasco da Gama pełni rolę zarówno drogową, jak i kolejową. Posiada dwie oddzielne jezdnie dla ruchu samochodowego oraz torowisko dla pociągów.

5. Hydraty i zaprawa gipsowa

Hydraty (wodziany) to uwodnione sole lub wodorotlenki. Są to związki chemiczne, które zawierają cząsteczki wody wbudowane w sieć krystaliczną. Często ta sama substancja może tworzyć kilka różnych hydratów – np. gips krystaliczny ${\text{CaSO}}_4·2{\text{H}}_2\text{O}$ oraz gips palony ${\left({\text{CaSO}}_4\right)}_2·{\text{H}}_2\text{O}$, z czego ten ostatni ma najszersze zastosowanie.

R7L6jikq4Qtgt

Ilustracja przedstawia porównanie hydratu z solą bezwodną. Po lewej stronie przedstawiono probówkę z niebieskim osadem, którą umieszczono nad płomieniem palnika. Poniżej znajduje się wzór strukturalny: ${\left({\text{CuSO}}_4\right)}_2·{\text{H}}_2\text{O}$ oraz opis soli: siarczan sześć miedzi dwa, myślnik, woda jeden na pięć. Sól uwodniona, podczas ogrzewania traci wodę (dehydratacja). Po prawej stronie w tej samej probówce znajduje się sól bezbarwna. Poniżej znajduje się wzór strukturalny: ${\left({\text{CuSO}}_4\right)}_{}$ oraz opis: siarczan sześć miedzi dwa, sól bezwodna, po zaprzestaniu ogrzewania łatwo chłonie wodę (hydratacja). Na dole ilustracji znajduje się niebieska strzałka o grotach w przeciwnych kierunkach.

6. Alotropia pierwiastków chemicznych

Niektóre pierwiastki chemiczne, głównie niemetale, występują w postaci odmian alotropowych, które mogą różnić się budową sieci krystalicznej lub liczbą atomów w cząsteczce. Mają one odmienne właściwości fizyczne i różną aktywność chemiczną. Grafit, diament, fulereny i grafen to odmiany alotropowe węgla.

R9Z2ORct7FNkJ

Film omawia odmiany alotropowe węgla

Film omawia odmiany alotropowe węgla

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R9Z2ORct7FNkJ

Film omawia odmiany alotropowe węgla

7. Mydła i detergenty

Mydła i detergenty są wykorzystywane do mycia i prania, ponieważ wykazują zdolność usuwania brudu. Zbudowane są z części hydrofilowej (polarnej, „lubiącej wodę”) oraz hydrofobowej (niepolarnej, „nielubiącej wody”), a ich działanie polega na obniżaniu napięcia powierzchniowego wody, co ułatwia zwilżanie tkaniny. Niepolarne ogony wnikają w strukturę tłustego brudu i umożliwiają jego usunięcie. Mydła dzielimy na rozpuszczalne i trudno rozpuszczalne w wodzie. Rozpuszczalnymi są chociażby mydła sodowe, potasowe i amonowe, natomiast do nierozpuszczalnych zaliczamy m.in. litowe, glinowe, magnezowe i wapniowe.

RfDmhkJTGsZyT

Na ilustracji przedstawiono mechanizm usuwania brudu przez cząsteczki mydeł lub detergentów. Brud jest przedstawiony jako owalna kropla, a cząsteczki mydła to kropki z długimi ogonkami. Początkowo cząsteczki są ułożone chaotycznie, w kolejnych etapach niepolarne ogony cząsteczek mydeł wnikają w brud, pozostawiając polarne główki na zewnątrz grudki brudu. W ostatnim etapie cząsteczki mydła pokrywają całą powierzchnię brudu i odrywają ją od powierzchni.

8. Środki czyszczące

Obecnie do mycia i czyszczenia używa się wielu różnych preparatów. Ich starannie dobrany skład ma gwarantować skuteczność działania. Niektóre z nich mają właściwości żrące bądź drażniące, dlatego podczas ich eksplorowania należy zachować zalecane środki ostrożności. Nawet małe stężenia składników środków czyszczących w zbiornikach wodnych mogą przyczyniać się do degradacji środowiska przyrodniczego, np. poprzez powodowanie zakwitu wód powierzchniowych. Stąd pojawiła się potrzeba stworzenia środków biodegradowalnych.

R1QvCMr6os2RO

Na zdjęciu przedstawiono eutrofizacja rzeki Potomak znajdującej się we wschodniej części USA. Rzeka ma barwę jasnozieloną od roślin i glonów, które nadmiernie się w niej rozwijają.

9. Emulsje

Emulsja to mieszanina co najmniej dwóch niemieszających się cieczy z emulgatorem. Jego dodatek utrwala emulsję. Woda jest zazwyczaj jedną fazą tego układu, natomiast drugą stanowi ciecz niemieszająca się z wodą, nazywana fazą olejową.

R7w4M2N1hpt94

Na zdjęciu znajduje się słoik z majonezem. Majonez to przykład emulsji przygotowanej przez zmieszanie między innymi oleju i żółtek jaj. Zawarta w żółtkach lecytyna pełni rolę emulgatora

10. Leki

Dzięki rozwojowi medycyny i farmacji, w przypadku problemów ze zdrowiem, możemy stosować substancje o działaniu terapeutycznym – leki. Należy jednak pamiętać, że przeznaczone dla osób chorych, mogą być trucizną dla ludzi zdrowych. Ich zażywanie bez istotnej potrzeby bądź w nadmiarze może doprowadzić do przewlekłych zatruć, uszkodzenia nerek, wątroby czy szpiku kostnego. Dlatego zażywając leki, należy przestrzegać ściśle zaleceń lekarza lub farmaceuty oraz informacji podanych w ulotkach.

11. Chemiczne regulatory nastroju

Alkohol, nikotyna oraz narkotyki to grupa substancji, których spożywanie może prowadzić do uzależnienia. Alkaloidy, zawarte w papierosach i narkotykach, działają na korę mózgową i ośrodkowy układ nerwowy.

RpLUvhWcwJT8k

Na ilustracji przedstawiono przykłady substancji psychoaktywnych. U góry znajduje się zdjęcie liści marihuany z podpisem: środki halucynogenne. Liść znajdujący się na samym wierzchu składa się z jedenastu pomniejszych podłużnych liści o ząbkowanej krawędzi. Jako przykłady podano marihuanę oraz LSD. Po lewej stronie poniżej znajduje się zdjęcie makówki. Makówka ma okrągły kształt o kolorze szarym. Na samej górze worek zamknięty jest wieczkiem powstałym z wyschniętego znamienia słupka z kilkunastoma wypustkami. Podpis: depresanty, a jako przykłady podano alkohol etylowy, morfinę i heroinę. Po prawej stronie poniżej znajduje się zdjęcie ziarenek kawy i podpis: stymulanty. Ziarna kawy mają podłużny kształt z widoczną przerwą pośrodku, wzdłuż szerszej krawędzi. Posiadają kolor ciemnobrązowy. Przykładami stymulantów są: kofeina, nikotyna, kokaina, amfetamina.

12. Napoje

Woda jest niezbędnym elementem codziennego pożywienia i podstawowym składnikiem naszego organizmu. Aby uzupełnić ilość płynów, możemy sięgnąć nie tylko po wodę mineralną. Na półkach sklepowych można znaleźć soki i napoje owocowe oraz warzywne, mleko, napoje mleczne, napoje energetyczne, napoje typu cola i inne. Osoby, które uprawiają sport, korzystają z tzw. napojów izotonicznych. Popularnymi składnikami codziennego menu są kawa i herbata, ale nie można traktować ich jako źródła wody, ponieważ działają moczopędnie.

R6id3JdSJkkag

Film przedstawia charakterystykę różnych rodzajów napoi.

Film przedstawia charakterystykę różnych rodzajów napoi.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R6id3JdSJkkag

Film przedstawia charakterystykę różnych rodzajów napoi.

13. Przetwarzanie żywności – fermentacja

Proces fermentacji, obok suszenia, jest najstarszą i najtańszą metodą utrwalania żywności. Zachodzi z udziałem mikroorganizmów (bakterii i drożdży) i może mieć przebieg beztlenowy lub tlenowy.

iFYE7c8iwj_d963e557

R10NiGP2Sug4D

Na zdjęciu przedstawiono ciasto drożdżowe, które swoją konsystencję zawdzięcza fermentacji, której ulegają drożdże. W wyniku tej reakcji powstaje tlenek węgla<math aria‑label="cztery">IV, spulchniający ciasto.

iFYE7c8iwj_d963e563

RamIuqKx0FaHM

Na zdjęciu znajduje się miska z metalową trzepaczką oraz jogurtem.

iFYE7c8iwj_d963e569

RzHAoN59415N5

Na zdjęciu przedstawiono butelkę z octem.

14. Konserwowanie żywności

Na co dzień mamy do czynienia z problemem psucia się żywności, dlatego ludzie od tysięcy lat stosowali różne metody przedłużania trwałości produktów spożywczych, m.in. dzięki dodawaniu substancji konserwujących, takich jak sól kuchenna, kwas octowy (etanowy) czy cukier spożywczy. Współcześnie, obok tradycyjnych metod, stosowane są nowoczesne technologie, dzięki którym uniemożliwia się lub ogranicza rozwój bakterii, drożdży i pleśni oraz zapobiega się reakcjom podstawowych składników żywności z tlenem i wodą.

15. Zdrowa dieta

Wybór produktów, jakie codziennie spożywamy, ma ogromne znaczenie dla zapewnienia zdrowia i prawidłowego funkcjonowania naszego organizmu.

iFYE7c8iwj_d963e614

R5GBkmFZsCRKe

Zdjęcie przedstawia sałatkę warzywną, w której znajdują się między innymi pomidory i sałata.

iFYE7c8iwj_d963e620

R1GprWSshzi1D

Na zdjęciu przedstawiono paletę różnokolorowych warzyw i owoców: papryk, brzoskwiń, ziemniaków, brukselek, jabłek, cebuli, czosnku.

iFYE7c8iwj_d963e626

R94S1cs4Z4t9F

Na zdjęciu znajdzuje się żółtawa kasza jaglana, brązowa kasza gryczana i biało‑szara kasza jęczmienna.

iFYE7c8iwj_d963e633

R1V1xC6cORka4

Na zdjęciu przedstawiono wysoką szklankę z wodą na szaro‑białym tle.

iFYE7c8iwj_d963e639

RR5QQhjPe6Mw4

Na zdjęciu przedstawiono hamburgera oraz frytki.

Ćwiczenia