Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
1
Polecenie 1

Czy wiesz, jaka jest zależność temperatur wrzenia w wodorkach grup od 14. do 17. układu okresowego pierwiastków? Dlaczego niektóre z wodorków odbiegają od linii trendu? Przeanalizuj grafikę, a następnie odpowiedz na pytania.

Czy wiesz, jaka jest zależność temperatur wrzenia w wodorkach grup od 14. do 17. układu okresowego pierwiastków? Dlaczego niektóre z wodorków odbiegają od linii trendu? Zapoznaj się z opisem grafiki, a następnie odpowiedz na pytania.

Rtmt0OczZ9JbE
Na ilustracji interaktywnej przedstawiono wykres zależności temperatury wrzenia wodorków niemetali grup: czternastej, zaznaczonej na niebiesko, piętnastej zaznaczonej na czerwono, szesnastej zaznaczonej na zielono i siedemnastej zaznaczonej na fioletowo. Na osi poziomej naniesiono numer okresu układu okresowego, a na osi pionowej temperaturę wrzenia podaną w stopniach Celsjusza w zakresie od minus 170 stopni do 110 stopni. Wartości, odczytane z wykresu dla podanych związków to odpowiednio: okres drugi: woda 100 stopni Celsjusza, fluorowodór dwadzieścia stopni Celsjusza, amoniak minus 33 stopnie Celsjusza, metan minus 160 stopni Celsjusza; okres trzeci: siarkowodór minus 60 stopni Celsjusza, chlorowodór minus 85 stopni Celsjusza, fosforowodór minus 88 stopni Celsjusza, silan minus 112 stopni Celsjusza; okres czwarty selenowodór minus 41 stopni Celsjusza, arsenowodór minus 62 stopnie Celsjusza, bromowodór minus 66 stopni Celsjusza, germanowodór minus 90 stopni Celsjusza; okres piąty: tellurowodór minus 2 stopnie Celsjusza, antymonowodór minus 18 stopni Celsjusza, jodowodór minus 35 stopni Celsjusza, cynowodór minus 52 stopnie Celsjusza. 1. Najniższe wartości temperatur wrzenia w każdym okresie są związane z wodorkami grupy 14. (CH4, SiH4, GeH4, SnH4), a najwyższe wartości temperatur wrzenia należą do wodorków grupy 16. (H2O, H2S, H2Se, H2Te)., 2. Z wyjątkiem NH3, H2O i HF, wartości temperatur wrzenia wodorków zawsze rosną w obrębie grupy, np. w grupie 14. wartości temperatur wrzenia rosną w kolejności:
CH4<SiH4<GeH4<SnH4., 3. Wodorki okresu 2. mają niezwykle wysokie wartości temperatur wrzenia, z wyjątkiem CH4, który ma najniższą wartość temperatury wrzenia ze wszystkich., 4. Wartości temperatury wrzenia wodorków pierwiastków grupy 14. wzrastają wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej wodorku., 5. Pomiędzy cząsteczkami NH3, H2O i HF występują silne oddziaływania – wiązania wodorowe. Fakt ten jest odpowiedzialny za zaburzenie tendencji, z którą mamy do czynienia w przypadku wodorków pierwiastków grupy 14. Związki, pomiędzy cząsteczkami których może dochodzić do tworzenia wiązań wodorowych, mają wyższe wartości temperatur wrzenia niż wynikałoby to z ich masy cząsteczkowej., 6. Różnice w wartościach temperatur wrzenia w parach SnH4 i H2Te oraz SiH4 i H2S mimo zbliżonych wartości mas cząsteczkowych tych wodorków, wynikają z tego, że wodorki pierwiastków grupy 16. są związkami polarnymi, a wodorki grupy 14. nie.
Grafika interaktywna pt. „Wykres zależności temperatury wrzenia wodorków niemetali”
Źródło: GroMar Sp. z o.o., Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2013; oraz https://cooljargon.com/ebooks/chemistry/m51077/index.cnxml.html, licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 2

Czy wiesz, w którym kierunku wzrasta kwasowość wodorków, a w którym maleje? Przed przejściem do analizy grafiki zapoznaj się z pojęciami wymienionymi poniżej, w celu lepszego zrozumienia informacji. Następnie zapoznaj się z grafiką interaktywną prezentującą zmianę charakteru wodorków w grupach od 14. do 17.

Moc kwasu – *określa zdolność kwasu do dysocjacji w środowisku wodnym na  kation wodoru i anion reszty kwasowej, a wyznacznikiem jej mocy jest zazwyczaj ujemny logarytm dziesiętny ze stałej dysocjacji kwasu (Ka) w danych warunkach (pKa=-logKa). Moc kwasu jest większa, gdy pKa jest mniejsze.

Moc zasady – określa zdolność zasady do uwalniania jonów wodorotlenkowych (w roztworze) bądź zdolność do oddawania elektronów w reakcjach z akceptorami elektronów, a wyznacznikiem jej mocy jest ujemny logarytm dziesiętny ze stałej dysocjacji zasady (Kb) w danych warunkach (pKa=-logKb), oznaczany skrótem pKIndeks dolny b*. Moc zasady jest większa, gdy pKb jest mniejsze.

Wg definicji BrønstedaLowry'ego:

Kwas stanowi substancja, z której może zostać usunięty kation wodoru, czyli jest donorem jonu wodoru.

Zasadę stanowi substancja zdolna do oderwania kationu wodoru z kwasu i jego zaakceptowania, czyli jest akceptorem jonu wodoru.

R1XedeEhWRYVs
Ilustracja dotyczy charakteru chemicznego wodorków niemetali. Przedstawiono przykład 8 wodorków, zapisanych w okienkach, ułożonych w dwóch rzędach. Kolumny są podpisane odpowiednio: 14, 15, 16, 17 zgodnie z numerami grup pierwiastków tworzących wymienione wodorki. Opis kolejnych okienek: pod liczbą 14 metan z liczbą 6 w prawym górnym rogu wskazującą liczbę atomową węgla, poniżej silan z liczbą atomową krzemu 14, kolumna 15 amoniak z liczbą atomową azotu 7, poniżej fosforowodór z liczbą 15, kolumna 16 woda z liczbą 8, poniżej siarkowodór z liczbą 16, kolumna 17: fluorowodór z liczbą atomową fosforu 9, poniżej chlorowodór z liczbą atomową chloru 17. Po prawej stronie tej tabelki umieszczono dwie strzałki. Pierwsza skierowana jest w dół, znajduje się na niej napis: wzrost mocy kwasu. Druga skierowana w górę z napisem wzrost mocy zasady. Pod tabelką umieszczono dwie strzałki. Pierwszą skierowaną w prawo opisaną: wzrost mocy kwasu. Drugą zwróconą w lewo. Znajduje się na niej napis: wzrost mocy zasady.
  1. Przy braku jakiegokolwiek efektu wyrównującego, siła kwasowa dwuskładnikowych związków wodoru z niemetalami (A) wzrasta, gdy siła wiązania HA maleje w dół grupy w układzie okresowym pierwiastków.

    W grupie 17. kolejność zwiększania kwasowości wynosi:

    HF<HCl<HBr<HI.

    Podobnie w grupie 16. kolejność zwiększania mocy kwasu wynosi:

    H2O<H2S<H2Se<H2 Te.
  2. W jednym rzędzie układu okresowego siła kwasowa dwuskładnikowych związków wodoru wzrasta wraz ze wzrostem elektroujemności atomu niemetalicznego, ponieważ zwiększa się biegunowość wiązania HA.

    Zatem kolejność zwiększania kwasowości (w celu usunięcia jednego kationu wodoru) w drugim rzędzie to:

    CH4<NH3< H2O<HF

    Natomiast w trzecim rzędzie:

    SiH4<PH3<H2S<HCl
  3. Metan i wodorek krzemu nie wykazują właściwości zasadowych oraz kwasowych.
  4. Amoniak jest słabą zasadą.
  5. Fosforowodór jest bardzo słabą zasadą.
  6. Woda jest związkiem amfiprotycznym, czyli reagentem mogącym oddać, jak i przyłączyć kation wodoru. Woda w obecności silniejszej zasady będzie odgrywała rolę kwasu i przekształci się w anion wodorotlenkowy (OH-), natomiast w obecności silniejszego kwasu będzie pełniła funkcję zasady i przyłączy proton dając kation oksoniowy (H3O+).
  7. Siarkowodór jest słabym kwasem.
  8. Fluorowodór jest słabym kwasem.
  9. Chlorowodór jest mocnym kwasem.
Grafika interaktywna pt. „Charakter chemiczny wodorków niemetali”
Źródło: GroMar Sp. z o.o., Bielański, A. "Podstawy chemii nieorganicznej", Warszawa 2013; oraz https://wps.prenhall.com/wps/media/objects/3083/3157321/blb1610.html;, licencja: CC BY-SA 3.0.
Ćwiczenie 1

Omów kierunek wzrostu kwasowości wodorków niemetali w grupie układu okresowego pierwiastków chemicznych na przykładzie grupy 17. Uzasadnij swoją odpowiedź.

RxVkVVr93nbIi
Odpowiedź: (Uzupełnij).
1
Ćwiczenie 2

Wykonano doświadczenie, przedstawione poniższym schematem:

Wykonano doświadczenie. Zapoznaj się z jego opisem.

R1ZfYg47BtJgL
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Opisz obserwacje towarzyszące przebiegowi tego doświadczenia.

RPNoYIP8AUuHG
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Ćwiczenie 3

Na rysunku poniżej przedstawiona jest właściwość wodorków niemetali okresu 2., grup od 15. do 17., odpowiedzialna m.in. za wysokie temperatury wrzenia tych wodorków. Wymień zaprezentowaną właściwość chemiczną i uzasadnij swoją odpowiedź.

Zapoznaj się z opisem rysunku, dotyczącego pewnej właściwości wodorków niemetali okresu 2., grup od 15. do 17., odpowiedzialnej m.in. za wysokie temperatury wrzenia tych wodorków. Wymień zaprezentowaną właściwość chemiczną i uzasadnij swoją odpowiedź.

R1Tlug0rsxXR5
Modele cząsteczek wody
Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 4.0.
RxVkVVr93nbIi
Odpowiedź: (Uzupełnij).