Kwasy tlenowe – właściwości i zastosowanie
Mówi się czasem, że jesteśmy tym co jemy i pijemy. Czy kiedykolwiek zastanawiał cię skład napojów? Jak to możliwe, że kwas fosforowy(V) jest składnikiem nie tylko płynów do odrdzewiania, ale także napojów typu cola? Jakie właściwości kwasów wpływają na ich zastosowanie w życiu codziennym?
w jaki sposób otrzymujemy kwasy i jaką mają one budowę;
czym są wskaźniki i jakie zabarwienie przyjmują w wodzie, kwasach i zasadach.
badać właściwości wybranych kwasów;
stosować zasady postępowania ze stężonymi roztworami kwasów;
wymieniać przykłady zastosowań kwasów.
1. Jakie właściwości mają kwasy tlenowe?
1.1. Kwas siarkowy(VI)
Bezwodny kwas siarkowy(VI) jest gęstą bezbarwną, oleistą cieczą. Używany powszechnie w laboratoriach stężony kwas o wzorze to jego wodny roztwór o stężeniu 98%.
W jaki sposób należy rozcieńczać niektóre stężone roztwory kwasów, np. kwas siarkowy(VI)?
Podczas rozcieńczenia należy zachować szczególną ostrożność i postępować zgodnie z popularnymi powiedzeniami:Pamiętaj chemiku młody, wlewaj zawsze kwas do wody!
lubJeśli nie chcesz stracić swej urody, wlewaj zawsze kwas do wody!
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Nagranie rozpoczyna ujęcie osoby demonstrującej omawiany pokaz. Kobieta ubrana jest w fartuch laboratoryjny, nosi okulary ochronne i rękawiczki gumowe. Zmiana ujęcia, następują kolejno zbliżenia pustej zlewki, menzurki z pięćdziesięcioma mililitrami przezroczystego płynu, butelki z ciemnego szkła opatrzonej etykietką, pipety o skomplikowanej budowie, termometru laboratoryjnego i szklanej bagietki do mieszania. Zmiana ujęcia, demonstrator przelewa wodę z menzurki do zlewki, po czym do tej samej zlewki wkłada termometr. Następuje zbliżenie skali termometru, słupek rtęci opada i ostatecznie wskazuje 24 stopnie Celsjusza. Zmiana ujęcia, w szerszym planie pokazane zostają zlewka z termometrem oraz stojąca obok brązowa szklana butelka. Ponownie zbliżenie zlewki i skali termometru, pojawia się pipeta i do zawartości zlewki zostaje wlane z niej kilka kropel przezroczystego płynu. Słupek rtęci w termometrze natychmiast zaczyna się podnosić i osiąga 31 stopni Celsjusza. Demonstrator miesza ostrożnie zawartość zlewki. Zmiana ujęcia, pokazany zostaje nieprawidłowy sposób mieszania, czyli wlewanie wody do kwasu. Ujęciom towarzyszy duży, migoczący znak zakazu w postaci przekreślonego czerwonego okręgu. Wlanie wody do kwasu powoduje gwałtowne zagotowanie się mieszaniny z wydzielaniem dużej ilości białych oparów. Zbliżenie termometru, słupek rtęci błyskawicznie podnosi się poza górną granicę skali, która wynosi 100 stopni Celsjusza.
Stężone roztwory wielu kwasów są substancjami żrącymi, dlatego też podczas pracy z nimi należy zachować szczególną ostrożność. Przypomnij sobie znaczenie piktogramów ostrzegawczych.
Doświadczenie należy wykonać w rękawiczkach i okularach ochronnych pod sprawnie działającym wyciągiem.
Jakie właściwości ma stężony kwas siarkowy(VI)?
Stężony kwas siarkowy(VI) nie zmienia wyglądu tkaniny, papieru i drewna.
Stężony kwas siarkowy(VI) zmienia wygląd tkaniny, papieru i drewna.
3 szalki Petriego,
kawałek tkaniny,
papier i kawałek drewna,
stężony kwas siarkowy(VI),
pipeta.
Na kawałki tkaniny, papieru i drewna nanieś kilka kropli stężonego kwasu siarkowego(VI).
Obserwuj zachodzące zmiany.
RIl1eMQIMuugv1 
RA9p9NHnaRdig1 
Stężony kwas siarkowy(VI) niszczy drewno, tkaninę i wypala dziurę w papierze. Kwas siarkowy(VI) jest substancją żrącą, powoduje zwęglenie substancji pochodzenia organicznego.
W wyniku rozpuszczenia tlenku siarki(VI) w stężonym kwasie siarkowym(VI) tworzy się tzw. oleum, czyli tzw. dymiący kwas siarkowy(VI). Jest bezbarwną lub brunatną oleistą cieczą, wydzielającą biały dym. Wykorzystuje się go do produkcji barwników, materiałów wybuchowych.
Jak zmieni się barwa cukru w reakcji ze stężonym kwasem siarkowym(VI)?
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Nagranie rozpoczyna ujęcie stołu laboratoryjnego z demonstratorem w tle. Na blacie leżą, licząc od lewej strony, zlewka, pipeta, krystalizator w jednej trzeciej wypełniony cukrem, porcelanowa łyżka, woda w plastikowej butelce z rurką, butelka z ciemnego szła z etykietą, na której znajduje się ostrzeżenie o żrącej zawartości oraz szklana bagietka. Zmiana ujęcia, zbliżenie napełniania małej zlewki cukrem za pomocą porcelanowej łyżki. Zmiana ujęcia, demonstrator nalewa na powierzchnię cukru nieco wody. Zmiana ujęcia, demonstrator nabiera pipetą kwasu z ciemnej butelki i przelewa go do zlewki z cukrem i wodą. Cukier natychmiast żółknie i ciemnieje, aż w końcu przybiera kolor czarny. Wtedy zawartość zlewki zaczyna kipieć i pęcznieć, aż wydostaje się poza granice zlewki w postaci zestalonego słupa zwęglonego cukru. Film kończy zestawienie dwóch ujęć przedstawiających zlewkę z cukrem przed i po reakcji.
1.2. Kwas azotowy(V)
Zaprojektuj doświadczenie pozwalające zbadać właściwości kwasu azotowego(V). Pamiętaj, aby w opisie umieścić informacje o zachowaniu środków ostrożności.
Do doświadczenia użyj kawałka papieru, tkaniny i drewna.
Stężony kwas azotowy(V) to wodny roztwór tego kwasu o wzorze o stężeniu ok. 68%. Ma ostrym, nieprzyjemnym zapachu i właściwości żrące.
Doświadczenie należy wykonać w rękawiczkach i okularach ochronnych pod sprawnie działającym wyciągiem.
Jakie właściwości ma stężony kwas azotowy(V)?
Stężony kwas azotowy(V) nie zmienia wyglądu białego sera, ptasiego pióra i owczej wełny.
Stężony kwas azotowy(V) zmienia wygląd białego sera, ptasiego pióra i owczej wełny.
3 szalki Petriego,
kawałek białego sera,
pióro ptasie,
kawałek owczej wełny,
stężony kwas azotowy(V),
pipeta.
Na kawałki białego sera, ptasiego pióra i owczej wełny nanieś kilka kropli stężonego kwasu azotowego(V).
Obserwuj zachodzące zmiany.
RQz3ahWjVQeXX1 
R97MfoBaChJ6P1 
Stężony kwas azotowy(V) w zetknięciu z produktami zawierającymi białko powoduje powstanie żółtego zabarwienia. Reakcja ta, zwana ksantoproteinowąksantoproteinową, jest charakterystyczna dla białek.
Kwas azotowy(V) jest bezbarwną cieczą dobrze rozpuszczalną w wodzie. Reaguje z większością metali, m.in. z miedzią i srebrem, jego działaniu nie ulegają ani złoto, ani platyna.
Ignacy Mościcki był wybitnym polskim chemikiem oraz prezydentem Rzeczpospolitej Polskiej. Naśladując zachodzącą podczas burzy przemianę azotu atmosferycznego w związki azotowe, Ignacy Mościcki opracował proces przemysłowej syntezy kwasu azotowego(V) i otrzymywania z niego składnika stanowiącego nawozy azotowe. Technologię tę wykorzystano w 1908 r. w Szwajcarii. Dwa lata później w Polsce w zakładzie zaprojektowanym, wybudowanym i uruchomionym przez Mościckiego wyprodukowano pierwszą cysternę kwasu azotowego(V).
Mieszanina trzech objętości stężonego kwasu solnego i jednej objętości stężonego kwasu azotowego(V) to tzw. woda królewska. Rozpuszcza (roztwarza) nawet metale szlachetne, w tym złoto (kojarzone z władzą królewską – stąd nazwa tej mieszaniny).
Po przyznaniu w 1935 r. Carlowi von Ossietzky'emu (czyt. karl fon osieckiemu), znanemu z niechęci do nazistów, Pokojowej Nagrody Nobla Rząd III Rzeszy zakazał wszystkim Niemcom przyjmowania tego odznaczenia. Z tego powodu dwaj niemieccy fizycy (Max von Laue (czyt. maks fon laun) i James Franck (czyt. dżejms frank) przekazali swoje medale Nielsowi Bohrowi (czyt. nielsowi borowi). Gdy w kwietniu 1940 r. wojska niemieckie zajęły Kopenhagę, węgierski chemik George de Hevesy (czyt. dżordż di hivisy) roztworzył złote medale w wodzie królewskiej. Po wojnie odzyskał ukryte w wodzie królewskiej złoto i oddał je Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk, która wyprodukowała nowe medale i przekazała je właścicielom.
1.3. Kwas fosforowy(V)
Czysty kwas fosforowy(V) jest w temperaturze pokojowej substancją stałą (w postaci kryształów). Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie, ma właściwości silnie higroskopijne. Handlowy, stężony roztwór zawiera ok. 85–90% .
Jakie właściwości ma stężony kwas fosforowy(V)?
Stężony kwas fosforowy(V) nie zmienia wyglądu papieru, tkaniny i zardzewiałego gwoździa.
Stężony kwas fosforowy(V) zmienia wygląd papieru, tkaniny i zardzewiałego gwoździa.
2 szalki Petriego,
probówka,
zardzewiały gwóźdź,
kawałek tkaniny i papieru,
kwas fosforowy(V),
pipeta.
I.
a. Na umieszczone w szalkach Petriego kawałki tkaniny i papieru nanieś kilka kropli roztworu kwasu fosforowego(V). Pozostaw na kilka minut.
b. Obserwuj zachodzące zmiany.
II.
a. W probówce z kwasem fosforowym(V) umieść zardzewiały gwóźdź i pozostaw na kilka dni.
b. Obserwuj zachodzące zmiany.
Kwas fosforowy(V) niszczy papier w znacznym stopniu, natomiast na tkaninie nie powoduje zmian. Ilość rdzy na powierzchni gwoździa pozostawionego na kilka dni w roztworze kwasu ulega zmniejszeniu . Kwas fosforowy(V) roztwarza rdzę.
2. Czy właściwości kwasów tlenowych wpływają na ich zastosowanie?
Kwas siarkowy(VI) ze względu na swoje właściwości higroskopijne służy np. w laboratorium do osuszania badanych substancji. Jego 33‑procentowy roztwór jest stosowany w akumulatorach jako elektrolit, który pozwala na zamianę energii chemicznej w elektryczną.
Kwas azotowy(V) jest ważnym surowcem stosowanym w przemyśle chemicznym, m.in. do producji nawozów, materiałów wybuchowych i leków nasercowych.
Kwasy tlenowe to nie tylko omawiane kwasy nieorganiczne, ale także spotykane w życiu codziennym kwasy organiczne: szczawiowy, cytrynowy, mlekowy, octowy. Są one składnikami wielu produktów spożywczych.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Nagranie składa się z pokazu slajdów. Pierwsze zdjęcie, opatrzone napisem Kwas siarkowy sześć przedstawia wnętrze laboratorium chemicznego i pracujących w nim kobietę i mężczyznę w fartuchach i okularach ochronnych. Drugie zdjęcie przedstawia rozpuszczalne kapsułki do prania z zielonym płynem w środku. Trzecie zdjęcie przedstawia z bliska białą tabletkę z nacięciem ułatwiającym przekrawanie jej na pół. Czwarte zdjęcie przedstawia bele ozdobnych i różnobarwnych materiałów ułożonych obok siebie. Piąte zdjęcie przedstawia plastikowe pojemniki w formie worków z uchwytami stojących w otoczeniu drzew i trawy. Następuje zmiana podpisu na Kwas siarkowy cztery. Szósta ilustracja zawiera dwa sąsiadujące zdjęcia przedstawiające pomięte białe prześcieradło oraz ryzę papieru. Siódme zdjęcie przedstawia liczne rzędy drewnianych beczek z metalowymi wzmocnieniami. Następuje zmiana podpisu na Kwas azotowy pięć. Ósma ilustracja zawiera dwa sąsiadujące zdjęcia przedstawiające laski materiałów wybuchowych oraz butelkę oleistego płynu, nitrogliceryny. Dziewiąta ilustracja zawiera dwa sąsiadujące zdjęcia przedstawiające butelkę oleistego płynu, nitrogliceryny oraz nitroglicerynę w postaci leku w spreju aplikowaną osobom chorym na serce. Dziesiąte zdjęcie przedstawia jaskrawe barwniki składowane obok siebie w plastikowych miednicach. Jedenaste zdjęcie przedstawia nawozy sztuczne w plastikowych workach leżące na trawniku. Następuje zmiana podpisu na Kwas fosforowy pięć. Zdjęcie dwunaste przedstawia różnokolorowe napoje z lodem w pięciu szklankach o nie różnych kształtach. Zdjęcie trzynaste przedstawia ułożone obok siebie w sklepowym segregatorze niebiesko żółte puszki popularnego środka smarującego i wypierającego wodę. Zdjęcie czternaste przedstawia nawozy sztuczne w plastikowych workach leżące na trawniku.
Podsumowanie
Stężone kwasy – kwas siarkowy(VI) i azotowy(V) – to substancje silnie żrące. Podczas ich rozcieńczania należy dolewać kwasu do wody.
Stężony kwas siarkowy(VI) ma właściwości higroskopijne.
Stężony kwas azotowy(V) służy do wykrywania substancji zawierających białko (reakcja ksantoproteinowa).
Wykonaj plakat obrazujący sposób rozcieńczania stężonych kwasów, uwzględnij potencjalne zagrożenia. Rezultaty pracy pokaż nauczycielowi.
Porównaj właściwości kwasów tlenowych i beztlenowych. Wynik zestaw w tabeli.
Zaproponuj doświadczenie umożliwiające wykrycie substancji zawierających białko.
Słowniczek
charakterystyczna reakcja niektórych białek ze stężonym kwasem azotowym(V), w wyniku której powstaje żółte zabarwienie
Zadania
Oceń prawdziwość podanych informacji.
| Prawda | Fałsz | |
| Stężony kwas azotowy(V) niszczy drewno, papier i tkaninę. | □ | □ |
| Stężony kwas siarkowy(VI) zwęgla drewno, tkaninę i wypala dziurę w papierze. | □ | □ |
| Stężony kwas fosforowy(V) zwęgla drewno, tkaninę i wypala dziurę w papierze. | □ | □ |
| Kwas węglowy zwęgla drewno, tkaninę i wypala dziurę w papierze. | □ | □ |
Dokończ poniższy tekst.
Pewien stężony kwas w zetknięciu z produktami zawierającymi białko powoduje powstanie żółtego zabarwienia. Reakcja ta zwana ksantoproteinową jest charakterystyczna dla białek i kwasu
- azotowego(V).
- azotowego(III).
- solnego.
- siarkowego(IV).
- siarkowego(VI).
Przeciągnij odpowiednie elementy w wolne miejsca tak, aby poprawnie uzupełnić zdania opisujące rozcieńczanie kwasu siarkowego(VI).
endoenergetyczny, ciepła, bez zachowania specjalnych środków ostrożności, światła, egzoenergetyczny, w fartuchu, rękawicach i okularach ochronnych, wodę, stężonego kwasu, wody, kwas
Rozcieńczanie kwasu siarkowego(VI) należy przeprowadzać ..................................................................................................... Do zlewki wlewamy .................................................................................................... i dodajemy kilka kropli ..................................................................................................... Wydziela się przy tym znaczna ilość .................................................................................................... ‒ proces ten jest silnie ..................................................................................................... Rozcieńczanie stężonego kwasu należy prowadzić tak, by .................................................................................................... wlewać do .....................................................................................................