Powietrze i inne gazy – podsumowanie
Czy potrafisz odpowiedzieć na pytanie, czym jest powietrze? Czy wiesz, jakimi właściwościami fizykochemicznymi charakteryzują się jego składniki? Czy wiesz, którzy z uczonych odkryli tlen, azot oraz wodór? Czy potrafisz zaproponować i opisać przynajmniej jedną metodę otrzymania każdego z wymienionych gazów? Co zrobisz, jeśli otrzymasz do identyfikacji trzy niepodpisane próbki bezbarwnych gazów, z których jeden to wodór, drugi tlen, a trzeci tlenek węgla()? Na ile z tych pytań potrafisz odpowiedzieć? Zapoznaj się z poniższym materiałem i usystematyzuj swoją wiedzę na temat powietrza i jego składników.
1. Czym jest powietrze?
Powietrze jest mieszaniną jednorodną, w skład której wchodzą pierwiastki i związki chemiczne w stanie gazowym. Właściwości powietrza zależą od jego składu.
![Ilustracja przedstawia tabelę z rozpisaną procentową zawartością składników powietrza. Tabela składa się z trzech kolumn. Pierwsza zatytułowana „Gaz" zawiera nazwy gazów. Druga zatytułowana „Model" zawiera rysunki modeli cząsteczek tych gazów, a trzecia nosi tytuł „Zawartość objętościowa gazu w powietrzu podana w procentach". Pierwszym opisanym pierwiastkiem jest azot, którego model cząsteczki składa się z dwóch jego atomów, ukazanych jako ciemnoniebieskie kulki częściowo nachodzące na siebie. Jego zawartość objętościowa w powietrzu wynosi siedemdziesiąt osiem procent. Następnym pierwiastkiem jest tlen, którego model cząsteczki składa się z dwóch atomów, przedstawionych jako dwie czerwone kulki częściowo nachodzące na siebie. Zawartość objętościowa tlenu w powietrzu wynosi dwadzieścia jeden procent. Kolejny jest argon i inne gazy szlachetne – jego model składa się z jednego atomu, ukazanego jako duża, jasnoniebieska kulka. Zawartość objętościowa w powietrzu wynosi dziewięćdziesiąt cztery setne procenta. Czwarty jest tlenek węgla(<math aria‑label="cztery">IV). Cząsteczka zbudowana jest z jednego atomu węgla (szara kulka) i dwóch przyłączonych do niego po dwóch stronach atomów tlenu (czerwone kulki). Kulki ułożone są w jednej linii i częściowo na siebie nachodzą. Zawartość objętościowa w powietrzu wynosi trzy setne procenta, jest to wartość zmienna. Ostatnim elementem jest para wodna. Cząsteczka wody składa się z jednego atomu tlenu (czerwona kulka) i dwóch przyłączonych do niego atomów wodoru (mniejsze, białe kulki). Cząsteczka ma budowę kątową. Zawartość objętościowa wynosi od zera do trzech setnych procenta i jest wartością zmienną.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/RQNmdypUVnFoN/1705061658/2MLtCDkYBMmGEL62PRUzlvBDQ6OBIw9r.png)
2. W jaki sposób można rozdzielić powietrze na składniki?
![](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R1NrJJ95kR9Jr/1699426316/zNkO1AIMBGkILqklArWyfsNnoOQoeVgX.jpg)
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1NrJJ95kR9Jr
W filmie omówiono poszczególne składniki powietrza.
3. Składniki powietrza – wybrane informacje
4. Azot, tlen i wodór – odkrycie, otrzymywanie i zastosowanie
![Ilustracja przedstawia okrągłe czarno‑białe portrety odkrywców trzech pierwiastków wraz z ich nazwiskami oraz datami odkrycia. Na górze grafiki znajduje się tytuł: Odkrywcy, jest on umieszczony na niebieskim, prostokątnym tle. Poniżej opisy i zdjęcia ustawione są w rzędzie. Pierwszy od lewej jest Daniel Rutherford – starszy mężczyzna o dłuższych, siwych włosach, ubrany w czarny płaszcz. Odkrył on azot w <math aria‑label="tysiąc siedemset siedemdziesiątym drugim">1772 roku. Następnie ukazany jest Joseph Priestley – starszy, szczupły mężczyzna o siwych włosach opadających na kark, ubrany w czarny płaszcz. Odkrył tlen w <math aria‑label="tysiąc siedemset siedemdziesiątym czwartym">1774 roku. Na końcu znajduje się Henry Cavendish – starszy mężczyzna o długich włosach, w ciemnym kapeluszu i jasnym płaszczu. Odkrył wodór w <math aria‑label="tysiąc siedemset sześćdziesiątym szóstym">1766 roku. Znajduje się przy nim dopisek, iż uznał on wodór za pierwiastek.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R1aLijOAmkWwu/1669043157/1qYZXnkaM8mHvf163gIEQLXXnG4Jol0X.png)
w roku <math aria‑label="tysiąc siedemset sześćdziesiątym szóstym">
Historia odkrywców tlenu
Polski alchemik, filozof i lekarz – Michał Sędziwój (Michael Sendivogius), w swojej pracy w r. opisał substancję zawartą w powietrzu, nazywając ją cibus vitae, czyli pokarm życia. Sędziwój, podczas swoich eksperymentów przeprowadzonych między a r., uznał, że substancja ta jest równoważna gazowemu produktowi ubocznemu, który powstaje w wyniku termicznego rozkładu
azotanu() potasu. Substancją tą okazał się tlen. Uczony uznał tlen za kamień filozoficzny, umożliwiający życie ludzi i zwierząt. Odkrycie to było jednak krytykowane przez następne pokolenia naukowców i chemików. Zdaniem znanego historyka alchemii – Romana Bugaja – Michał Sędziwój jest pierwszym odkrywcą tlenu.
Powszechnie uważa się również, że tlen po raz pierwszy odkrył szwedzki farmaceuta Carl Wilhelm Scheele. Otrzymał on gazowy tlen przez ogrzewanie między innymi tlenku rtęci(II) () w latach –. Scheele nazwał otrzymany gaz „ogniem powietrznym”, ponieważ była to wówczas jedyna substancja wspomagająca spalanie. Opisał to odkrycie w rękopisie zatytułowanym Chemical Treatise on Air and Fire, który wysłał do swojego wydawcy w r. Jednak ów dokument został opublikowany dopiero w r.
W międzyczasie, sierpnia roku, brytyjski duchowny Joseph Priestley skupił światło słoneczne na tlenku rtęci(II), zawartym w szklanej rurce, z którego uwolnił się gaz. Priestley zauważył, że świece płonęły jaśniej w otrzymanym gazie, a myszy były bardziej aktywne i żyły dłużej, kiedy nim oddychały. Postanowił przeprowadzić eksperyment na sobie. Po tym, jak sam wdychał gaz, napisał: „Odczucie tego gazu w moich płucach nie różniło się od tego, jakie daje zwykłe powietrze, ale zdawało mi się, że przez jakiś czas moja pierś była szczególnie lekka”. Priestley opublikował swoje ustalenia w czasopiśmie Royal Society marca r. Ponieważ jako pierwszy oficjalnie opublikował swoje odkrycie, to właśnie jego uznaje się za pierwszego odkrywcę tlenu.
![Grafika przedstawia tabelę. Pierwszy poziom tabeli przedstawia charakterystykę azotu, tlenu i wodoru, drugi poziom opisuje zastosowanie wymienionych gazów, trzeci poziom zawiera poglądową grafikę oraz symbol chemiczny. Pierwsza kolumna tabeli: azot. Charakterystyka azotu. Jest bezbarwnym i bezwonnym gazem, tworzącym cząsteczki dwuatomowe. Zastosowanie: rolnictwo (nawozy azotowe), przemysł górniczy (prewencja przeciwpożarowa). Poniżej grafika przedstawiająca worek z nawozem koloru zielonego, a pod nią symbol cząsteczki N2. Druga kolumna tabeli: tlen. Charakterystyka tlenu. Jest bezbarwnym i bezwonnym gazem, tworzącym cząsteczki dwuatomowe. Zastosowanie: medycyna (w leczeniu chorób układu oddechowego), lotnictwo (maski tlenowe). Poniżej grafika przedstawiająca butlę gazową, a pod nią symbol cząsteczki O2. Trzecia kolumna tabeli: wodór. Charakterystyka wodoru. Jest bezbarwnym i bezwonnym gazem, tworzącym cząsteczki dwuatomowe. Zastosowanie: przemysł chemiczny (otrzymywanie wielu związków chemicznych), petrochemiczny (jako paliwo – odnawialne źródło energii). Poniżej grafika pomarańczowego samochodu, a pod nią symbol cząsteczki H2.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/Ru5NdWeLxjMIS/1713269785/2C4VFB5IoduEe83Z2RrzPX2QZLGPIlUq.png)
5. Tlenek węgla() – wykrywanie, otrzymywanie, zastosowanie
6. Identyfikacja gazów: tlenu, wodoru i tlenku węgla()
tlen | wodór | tlenek węgla() |
---|---|---|
Żarzące się łuczywo wprowadzone do naczynia z tlenem rozpala się jasnym płomieniem. Tlen podtrzymuje palenie. | Wodór jest gazem łatwopalnym: czysty spala się spokojne bladoniebieskim płomieniem, natomiast zmieszany z powietrzem (lub z tlenem) spala się wybuchowo, czemu towarzyszy charakterystyczny dźwięk. | Zapalone łuczywo wprowadzone do naczynia z zebranym tlenkiem węgla() gaśnie. Gaz ten nie podtrzymuje palenia. |
![]() Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. | ![]() Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. | ![]() Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. |
7. Amoniak
Podczas procesu rozkładu substancji białkowych, wydziela się nieprzyjemny zapach. Jednym z produktów jest dobrze nam znany siarkowodór, o zapachu zgniłych jaj. Innym powstającym gazem, o równie nieprzyjemnej woni, jest amoniak – związek nieorganiczny o wzorze .
W poniższej galerii podano najważniejsze informacje dotyczące tego związku.
Projekt badawczy
Twoim zadaniem będzie realizacja projektu badawczego, który możesz przeprowadzić samodzielnie lub w grupie. W tym celu ustal dokładny harmonogram eksperymentu, który pozwoli Ci na zweryfikowanie postawionej hipotezy. Zgromadź potrzebne materiały i sprzęt. Wyniki przedstaw w postaci dowolnej metody prezentacji – może być to krótki film, infografika, artykuł, plakat czy prezentacja multimedialna. Na samym końcu opisz, czego nowego dowiedziałaś/-łeś się podczas doświadczenia.
Składowa | Zawartość składowej |
---|---|
Tytuł projektu | Jakim powietrzem oddychasz? |
Temat projektu | Określenie stanu powietrza w najbliższej okolicy |
Badana hipoteza | Powietrze w mojej okolicy jest silnie zanieczyszczone. |
Materiały źródłowe | Analizując wyniki przeprowadzonych badań, skorzystaj z przynajmniej dwóch różnych pozycji literatury (podręczników, artykułów itp.). Zapisz stosowną bibliografię. |
Co dokładnie mam zamiar zrobić, by sprawdzić, czy hipoteza jest prawdziwa? |
|
Co trzeba przygotować, by zweryfikować hipotezę? | skalę porostową, taśmę klejącą |
Co będę obserwować (mierzyć)? | Zastanów się, na co musisz zwrócić uwagę w czasie trwania badań. |
Czas trwania | tydzień |
Wyniki | Przygotuj kartę pracy z zapisem obserwacji doświadczenia oraz relacji fotograficznej z jej przebiegu. |
Wniosek | Przygotowanie kart pracy z zapisem obserwacji skali porostowej oraz doświadczenia wraz z relacją fotograficzną z ich przebiegu. |
Czego się nauczyłam/-łem podczas tego projektu? | indywidualne spostrzeżenia |
Karta dla ucznia do pobrania – wyniki i wnioski z projektu badawczego
Tytuł: Wyniki i wnioski z projektu badawczego
Wyniki
Przygotowanie kart pracy z zapisem obserwacji skali porostowej oraz doświadczenia.
Skala porostowa – wzorzec
Porosty w mojej okolicy – opis i porównanie ze skalą
Doświadczenia pozwalające zbadać czystość powietrza – na przykład badanie zapylenia powietrza
Do uzupełnienia: Do doświadczenia potrzebne będą, Opis doświadczenia, Obserwacje (dzień 1., dzień 2., dzień 3., dzień 4., dzień 5., dzień 6., dzień 7.), Wnioski, Potencjalne źródła zanieczyszczeń.
Wniosek
Czego się nauczyłam/-łem podczas tego projektu?
Ćwiczenia
Uczniowie, pracując w grupach, mieli za zadanie zaproponować, w jaki sposób można zidentyfikować, czy gazem zebranym w kolbie jest tlen. Odpowiedzi zestawiono w tabeli.
Grupa | Grupa | Grupa | Grupa |
---|---|---|---|
Za pomocą żarzącego się łuczywa, które pod wpływem zebranego gazu zgaśnie. | Za pomocą wody wapiennej, która pod wpływem zebranego gazu zmętnieje. | Za pomocą żarzącego się łuczywa, które pod wpływem zebranego gazu zapali się. | Za pomocą zapalonego łuczywa, które pod wpływem zebranego gazu zgaśnie. |
Uczniowie, pracując w grupach, zbierali informacje o dwóch składnikach powietrza, które następnie zapisali w tabeli.
Nazwa | Stan skupienia | Inne |
---|---|---|
tlen | gaz | nie pali się, ale podtrzymuje palenie |
azot | gaz | nie pali się, nie podtrzymuje palenia |
W celu wykrycia 1. próbę z wodą wapienną, 2. próbę z żarzącym łuczywem, 3. tlenu, 4. tlenku węgla(), wykonuje się 1. próbę z wodą wapienną, 2. próbę z żarzącym łuczywem, 3. tlenu, 4. tlenku węgla(). Pozytywnym wynikiem doświadczenia jest zmętnienie roztworu.
Opisz, w jaki sposób należy zbierać gazy o gęstości mniejszej od gęstości powietrza.
Zapoznaj się z tabelą, a następnie odpowiedz na pytanie, wybierając prawidłową odpowiedź.
Nazwa | Gęstość w temperaturze |
---|---|
powietrze | około |
tlenek węgla() | |
hel |
A glowing wooden splint relights in a test 1. hydrogen, 2. tube of oxygen.
Bibliografia
Kulawik J., Kulawik T., Litwin M., Podręcznik do chemii dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Warszawa 2020.
Łasiński D., Sporny Ł., Strutyńska D., Wróblewski P., Podręcznik dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Kielce 2020.