Rola gęstości substancji i ich mieszanin w życiu codziennym
Mieszaniny
Pierwiastek a związek chemiczny
Obecnie znanych jest 118 pierwiastków chemicznych. Należą do nich np. żelazo, wodór czy tlen. Woda to związek tlenu i wodoru, zaś rdza to mieszanina tlenków żelaza oraz innych związków tego metalu. Jeszcze sto lat temu znano około 2 milionów związków chemicznych, a 10 lat temu – już ponad 15 milionów. Jaka jest różnica między pierwiastkiem a związkiem chemicznym?
Już wiesz
co to jest substancja;
w jaki sposób należy stosować w praktyce zasady bezpieczeństwa w szkolnej pracowni chemicznej;
czym są właściwości fizyczne i chemiczne, oraz umiesz podać ich przykłady;
w jaki sposób można zbadać właściwości fizyczne i chemiczne substancji.
Nauczysz się
dlaczego warto posługiwać się symbolami chemicznymi;
omawiać zasady tworzenia symboli pierwiastków chemicznych;
definiować pojęcia: pierwiastek i związek chemiczny;
wyjaśniać różnicę między pierwiastkiem a związkiem chemicznym;
podawać przykłady pierwiastków i związków chemicznych.
iWTct7wQTb_d5e229
1. Jakie substancje nazywamy pierwiastkami chemicznymi?
Polecenie 1
Wymień przykłady substancji chemicznych, które można rozłożyć na prostsze.
Polecenie 2
Zaprojektuj doświadczenie pozwalające zbadać, czy cukier można rozłożyć na substancje prostsze.
Badanie składu pierwiastkowego cukru
Doświadczenie 1
Problem badawczy
Czy cukier jest substancją prostą?
Hipoteza
Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.
Cukier ulega reakcji rozkładu, gdyż jest substancją złożoną. Cukier jest substancją prostą.
Co będzie potrzebne
palnik,
probówka,
cukier.
Instrukcja
Do probówki wsyp cukier i ogrzewaj go w płomieniu palnika.
Obserwuj zachodzące zmiany.
R1dlIYz4TjUBY1
Podsumowanie
Pod wpływem ogrzewania cukier ulega karmelizacji, a następnie zwęgleniu; na ściankach probówki pojawia się skroplona para wodna. Na tej podstawie wnioskujemy, że cukier jest substancją złożoną. W skład cukru wchodzą: węgiel, tlen i wodór (gazy wodór i tlen występują w postaci cząsteczek wody).
W naszym otoczeniu występują różne substancje. Wśród nich są takie, których nie można rozłożyć na prostsze. Są to pierwiastki chemicznepierwiastek chemicznypierwiastki chemiczne. Spośród znanych obecnie 118 pierwiastków chemicznych w przyrodzie występuje 90, jednak tylko nieliczne spotykamy w stanie wolnym (rodzimym). Należą do nich np.: złoto, siarka, węgiel, platyna, miedź, arsen, antymon. Blisko 30 pierwiastków otrzymano sztucznie w laboratorium.
R1FJVtLkhaHTG1
iWTct7wQTb_d5e382
Czy kopernik ma coś wspólnego z Mikołajem Kopernikiem, czyli skąd wzięły się nazwy pierwiastków chemicznych?
Do dziś oficjalne nazwy nadano 114 pierwiastkom, a pozostałe cztery muszą zostać poddane badaniom przez niezależne ośrodki naukowe. Dla 109 pierwiastków polskie nazwy ustaliło Polskie Towarzystwo Chemiczne. Jest to stowarzyszenie naukowe skupiające osoby zawodowo lub tylko amatorsko związane z chemią. Jego celem jest popieranie rozwoju nauk chemicznych i ich popularyzacja wśród społeczeństwa. Nazwy pierwiastków tworzono od imion postaci mitologicznych, nazw ciał niebieskich, nazw geograficznych, nazwisk wybitnych uczonych, zaś pozostałe są nieoficjalnymi tłumaczeniami z języka łacińskiego.
Nazwy pierwiastków zostały utworzone między innymi od:
określeń ich właściwości, np.
chloros – zielony (chlor, )
sira – jasnożółty (siarka, )
ioeides – fioletowy (jod, )
bromos – fetor (brom, )
osme – smród (osm, )
nazw ciał niebieskich, planet, np.
helios – Słońce (hel, )
neptun – Neptun (neptunium, )
pluton – Pluton (plutonium, )
uran – Uran (uranium, )
imion postaci mitologicznych, np.
Niobe, córka Tantala z mitologii greckiej – niob (niobium, )
Prometeusz – postać z mitologii greckiej – promet (promethium, )
Tantal – postać z mitologii greckiej – tantal (tantalum, )
RtaSJrorXZ9hZ1
nazwisk uczonych, np.
Alfred Nobel – nobel (nobelium, )
Mikołaj Kopernik – kopernik (copernicium, )
R1KupDtIDIZbf1
R13E5BeEZDcKr1
R1EtDabjquHho1
RsDJbgO5E7JQP1
Rei2Q3VuKx30J1
RAVFXhb7KFDq81
R1eSfNhoHN4JP1
RIjF5X5WGa4Te1
RoAgKTPhSy7Hy1
RFEQXaPU5JG6x1
R1PJ1GpaEbp9m1
nazw geograficznych, np.
nazw kontynentów: Europ (kontynent Europa) i Ameryk (kontynent Ameryka);
nazw państw europejskich: Ruten (łacińska nazwa Rusi – Ruthenia), German (Niemcy), Polon (Polska, łacińska nazwa Polinum), Frans (Francja), Cypr – miedź (Cuprum, );
nazwy stanu w USA bądź landu w Niemczech: Californium (stan w USA), Has (nazwa pochodzi od niemieckiego landu Hesja);
nazw miast (skandynawskich, europejskich i amerykańskich): Stront (pochodzi od szkockiego miasta Strontian), cztery pierwiastki Erb, Itr, Iterb, Terb swoją nazwę zawdzięczają jednej miejscowości szwedzkiej Ytterb, Lutet (łacińska nazwa Paryża- Lutetium), Holm (Sztokholmu Holmia), Hafn (Kopenhaga Hafnia), Berkel (Berkeley w Kalifornii), Darmsztadt (niemieckie miasto Darmstadt);
nazwy rzeki – jednej z najdłuższych rzek Europy (1233 km długości) Ren.
R1cNowXDUM2NT1
Kto nadaje nazwy pierwiastkom?
Prawo do nadawania nazw pierwiastkom mają osoby, które pierwsze je odkryły lub otrzymały. Jednak obecnie naukowcy nie nazywają pierwiastków swoimi nazwiskami. Wynika to z faktu, że nad takim odkryciem pracuje zespół kilkadziesięciu osób reprezentujących różne instytucje.
iWTct7wQTb_d5e537
2. W jakim celu powstały symbole pierwiastków chemicznych?
Polecenie 3
Korzystając z dostępnych źródeł, rozszyfruj wiadomość zapisaną alfabetem Morse’a.
Polecenie 4
Podczas komunikowania się za pomocą SMS‑ów możesz spotkać zapisy typu: ;) >:( :-D Wyjaśnij, co oznaczają te symbole.
W życiu codziennym często stosujemy symbole. Dzięki nim możemy bez konieczności czytania słownego opisu zrozumieć potrzebne informacje. Przykładami takich symboli są znaki drogowe czy piktogramy. Swój sposób porozumiewania się mają także chemicy. Zamiast posługiwać się pełnymi nazwami pierwiastków i związków chemicznych zastąpili je symbolami.
Symbole pierwiastków chemicznychsymbol pierwiastkaSymbole pierwiastków chemicznych to umowne, międzynarodowe skróty nazw. Pochodzą najczęściej z języka angielskiego lub z łaciny i greki – w przypadku pierwiastków znanych od dawna. Nazwy zwykle składają się z jednej lub dwóch liter, z czego pierwsza litera jest duża, a druga (o ile występuje) – mała. *Tymczasowe symbole pierwiastków złożone są z trzech liter ().
RAc80xKTL1TWf1
R14sd7gyiojKu1
iWTct7wQTb_d5e596
3. Jakie substancje nazywamy związkami chemicznymi?
Polecenie 5
Czy sól kamienną i wodę można zaliczyć do substancji prostych czy złożonych?
R1VR27cgGj0rl1
Z wieloma związkami chemicznymizwiązek chemicznyzwiązkami chemicznymi spotykamy się na co dzień. Na przykład w kuchni często używa się wody, soli kamiennej (chlorek sodu), cukru (sacharoza), kwasku cytrynowego (kwas cytrynowy), octu (kwas octowy i woda) czy alkoholu (etanol i woda).
Przyjrzyjmy się soli kamiennej. Jest to związek sodu z chlorem. Sód () jest substancją stałą, która gwałtownie reaguje z wodą, a chlor () (gazowy chlor występuje w postaci cząsteczek) jest trującym gazem. Związek chemiczny to najpopularniejsza przyprawa i środek konserwujący, nadający potrawom słony smak. Związki chemiczne mają inne właściwości niż wchodzące w ich skład pierwiastki. Na przykład woda (ciecz) jest związkiem wodoru (gazu) z tlenem (gazem).
R179WFeLwHYmw1
Znając symbole pierwiastków chemicznych, można zapisać wzory związków chemicznychwzór chemicznywzory związków chemicznych, np.: to tlenek magnezu, – tlenek wapnia, – tlenek węgla(II)*. *Aby dowiedzieć się, co oznacza cyfra (II) przy nazwie tlenku węgla, przejdź do działu II.
Zapamiętaj!
Przestrzegaj wielkich i małych liter w zapisie symboli pierwiastków i związków chemicznych: to symbol węgla, to symbol tlenu, – symbol kobaltu, ale to wzór związku chemicznego tlenku węgla(II).
Ciekawostka
Jak dawniej zapisywano wzory chemiczne? Formy zapisu wzorów chemicznych wraz z upływem czasu ulegały zmianom. Prześledźmy ten proces na przykładzie wzoru wody: W dziele Antoine Lavoisiera (czyt. antła lawłazier) (1743–1794) Oeuvres możemy znaleźć następujące oznaczenia:
R1WeAUqjHxXez1
Trudności z brakiem odpowiedniego zapisu nurtowały innych uczonych. Pierre‑Auguste Adet (czyt. pier ogust ede) (1763–1834) i Jean Henri Hassenfratz (czyt. żą enri assenfrac) (1755–1827) wysunęli propozycje prostszego zapisu:
R1RmT7zfIndbG1
Symbole te oznaczały nie tylko pierwiastki, ale umożliwiały także oznaczanie związków chemicznych poprzez zestawienia, np:
R1HAqbv1kbayc1
John Dalton (czyt. dżon dalton) (1766–1844) wprowadził oznaczenia pierwiastków, stosując symbole, dzięki którym można było zapisywać również wzory substancji chemicznych:
R3P0kG60qH3cx1
Wszystkie substancje mają określone właściwości fizyczne i chemiczne. Możemy je badać zmysłami (np. zobaczyć, usłyszeć, powąchać) lub za pomocą specjalnych przyrządów, co pozwala odróżnić daną substancję od innej. Kilka lat później system Daltona został zastąpiony symbolami chemicznymi wprowadzonymi przez Jönsa Berzeliusa (czyt. jonsa beszeliusa), które są z niewielkimi zmianami stosowane do dziś, np.:
wodór:
tlen:
woda:
Patrz iWTct7wQTb_d784t357 str. 246
R11ImI6eDsm091
iWTct7wQTb_d5e755
Podsumowanie
Substancją jest każdy pierwiastek i każdy związek chemiczny.
Pierwiastek chemiczny to substancja prosta, której nie można rozłożyć na substancję prostszą.
Związek chemiczny to substancja złożona z co najmniej dwóch różnych pierwiastków chemicznych połączonych ze sobą.
Związki chemiczne mają inne właściwości niż tworzące je pierwiastki.
Praca domowa
Polecenie 6.1
Wykonaj grę memory. W tym celu przygotuj pary kart, zapisując na nich informacje dotyczące pierwiastków, np:
nazwa pierwiastka – symbol,
nazwa pierwiastka – zastosowanie,
nazwa pierwiastka – nazwisko uczonego.
Połóż wszystkie karty obrazkami do dołu i wymieszaj. Następnie odkrywaj po dwie karty. Jeśli znajdziesz parę pasujących do siebie kart, zachowaj ją. Jeśli obrazki do siebie nie pasują, odłóż je z powrotem. Zwycięzcą zostanie osoba, która zdobędzie najwięcej kart.
Polecenie 6.2
Zaproponuj infografikę ułatwiającą zapamiętanie symboli i nazwy pierwiastków.
Polecenie 6.3
Odczytaj z tablic chemicznych gęstość, temperaturę topnienia i wrzenia złota oraz srebra, a następnie porównaj ze sobą te dane, zestawiając je w tabeli.
Polecenie 6.4
Przedstaw w tabeli zestawienie danych dotyczących właściwości czterech substancji stosowanych w życiu codziennym.
Polecenie 6.5
Przedstaw w formie infografiki właściwości substancji z podziałem na właściwości fizyczne i chemiczne.
Polecenie 6.6
*Sporządź oś czasu i umieść na niej daty odkryć wybranych pierwiastków chemicznych, a także ich znaczenie.
Polecenie 6.7
*Przeanalizuj zapis rozgrywek szachowych, a następnie uzasadnij, dlaczego stosuje się zapis symboliczny. Zapis przebiegu partii szachowej: 1.d4 f5 2.c4 Sf6 3.Sc3 e6 4.Sf3 d5 5.e3 c6 6.Gd3 Gd6 7.0‑0 0‑0 8.Se2 Sbd7 9.Sg59. G:h2+ 10.Kh1 Sg4 (10.K:h2 Sg4+ 11.Kg1 H:g5 +-) 11.f4 He8 12.g3 Hh5 13.Kg2 Gg1! (14.W:g1 Hh2+ 15.Kf3 Hf2x) 14.S:g1 Hh2+ 15.Kf3 e5! 16.d:e5 Sd:e5+! 17.f:e5 S:e5+ 18.Kf4 Sg6+ 19.Kf3 f4! 20.e:f4 (grozi 20. Gg4+ 21. Se5x, 20.g:f4 Sh4x, 20.G:g6 Gg4+ 21.K:g4 H:g3+ 22.Kh5 h:g6+ 23.K:g6 Wf6+ 24.Kh5 Wh6x) 20. Gg4+! 21.K:g4 Se5+(21.Ke3 przedłużało partię) 22.f:e5 h5x
RlJnoygoaAAs91
iWTct7wQTb_d5e858
Słowniczek
Jöns Berzelius (czyt. jons beszelius)
Biogram Jöns Berzelius (czyt. jons beszelius) nie istnieje
substancja, której nie można rozłożyć na substancje prostsze
symbol pierwiastka
symbol pierwiastka
umowny, międzynarodowy skrót łacińskiej, greckiej lub angielskiej nazwy pierwiastka złożony najczęściej z jednej lub dwóch liter, przy czym pierwsza jest wielka
wzór chemiczny
wzór chemiczny
oznaczenie związku chemicznego złożone z symboli pierwiastków chemicznych
związek chemiczny
związek chemiczny
substancja o stałym składzie złożona z co najmniej dwóch pierwiastków chemicznych połączonych ze sobą
iWTct7wQTb_d5e1034
Zadania
Ćwiczenie 1
R1I9EafcGs7lp1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Zaznacz odpowiednie pola obok podanych zdań, wskazując, czy są one prawdziwe, czy fałszywe.
Prawda
Fałsz
W zapisie symboli pierwiastków i związków chemicznych wielkość liter nie ma znaczenia.
□
□
Pierwiastek chemiczny to trwałe połączenie co najmniej dwóch pierwiastków.
□
□
Właściwości chemiczne związku chemicznego są takie same jak tworzących go pierwiastków.
□
□
Pierwiastki chemiczne mogą się łączyć z innymi, tworząc związki chemiczne.
□
□
Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.
Wstaw brakujące elementy we właściwe miejsca schematu.