1. Zjawisko fizyczne a przemiana chemiczna

Zjawisko fizyczne to przemiana, podczas której zmieniają się właściwości fizyczne substancji. W tym procesie nie powstają żadne nowe pierwiastki i związki chemiczne.
Przemiana chemiczna to proces, w którym jedne substancje przekształcają się w inne, o odmiennych właściwościach.

RY8It6rAhomi01

Ilustracja przedstawia infografikę określającą różnice pomiędzy zjawiskami fizycznymi, a przemianami chemicznymi. Środkową jej część zajmuje duże czarne pole z napisem Przemiany w przyrodzie inicjowane przez człowieka, do którego przylegają dwa pola barwne. Tekst w lewym głosi, że w zjawiskach fizycznych substancja zmienia swoje właściwości fizyczne, a w prawym, że przemiana chemiczna, czyli reakcja chemiczna zachodzi wówczas, gdy substancja lub substancje przekształcają się w jedną lub więcej substancji o odmiennych właściwościach.

2. W jaki sposób przedstawiamy przebieg reakcji chemicznej?

Substancje, które ulegają przemianom w wyniku reakcji chemicznej, to substraty, natomiast te, które w ich wyniku powstają, to produkty.
Przemianę chemiczną opisuje się za pomocą równania reakcji. Po jego lewej stronie zapisuje się substraty, po prawej zaś – produkty. Przy użyciu strzałki zaznacza się kierunek reakcji – od substratów do produktów:

R6A6lWI5yeizC1

Ilustracja przedstawia najogólniejszą możliwą postać równania reakcji chemicznej. Ma ono postać: substraty, strzałka w prawo, produkty.

3. Jak możemy zapisywać równania reakcji chemicznych?

W równaniach reakcji można posługiwać się nazwami pierwiastków i związków chemicznych bądź też stosować symbole pierwiastków i wzory związków chemicznych.
Zapis z użyciem nazw substancji: $\text{węgiel + tlen → tlenek węgla(IV)}$
Zapis z użyciem symboli i wzorów chemicznych: $\text{C + }{\text{O}}_{\text{2 }}\text{→ C}{\text{O}}_{\text{2}}$

W poprawnie zapisanym równaniu liczby atomów poszczególnych pierwiastków występujących po obu jego stronach są identyczne:

R1NTvvw22l9hW1

Ilustracja przedstawia poprawnie uzgodnione równanie reakcji chemicznej na przykładzie spalania wodoru w tlenie, w wyniku którego powstaje woda. Dwie dwuatomowe cząsteczki wodoru oraz jedna dwuatomowa cząsteczka tlenu daję w efekcie dwie cząsteczki wody. Pod równaniem znajduje się analiza obu jego stron. Zarówno w skład listy substratów, jak i w produkcie występują cztery atomy wodoru oraz dwa atomy tlenu.

4. Jakie znamy rodzaje reakcji chemicznych?

RAVzqNNaOxIYJ1

Ilustracja prezentuje podział reakcji chemicznych na trzy typy oraz krótkie opisy tych typów. Pierwszą z omówionych, licząc od góry jest reakcja wymiany wyróżniona kolorem czerwonym. Zgodnie z podaną definicją jest to Przemiana chemiczna, podczas której z co najmniej dwóch substratów powstają co najmniej dwa produkty. Następna grupa wyróżniona kolorem turkusowym to reakcje syntezy, lub inaczej reakcje łączenia. Reakcja taka to przemiana chemiczna, podczas której dwa lub większa liczba substratów łączą się w jeden produkt.. Ostatnia grupa, wyróżniona kolorem zielonym, to reakcje analizy, czyli rozpadu. Definicja reakcji analizy to przemiana chemiczna, podczas której z jednego substratu powstają dwa lub więcej produktów. Wszystkie trzy plansze informacyjne zawierają też wynikające z definicji ogólne równania reakcji.

5. Co to są reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne?

Ze względu na towarzyszące reakcjom chemicznym efekty energetyczne, wyróżnia się reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne.

R19PmSQ30Aqkm1

Ilustracja przedstawia schemat przemiany egzoenergetycznej, czyli takiej, której towarzyszy wydzielanie energii do otoczenia. Z lewej strony rysunku znajduje się niebieskie pole z napisem Mieszanina reakcyjna, a z prawej zielone opisane słowem Otoczenie. Pomiędzy nimi znajduje się czerwona strzałka z napisem Energia skierowana w prawą stronę.

R12sQ5lBvOZ6d1

Ilustracja przedstawia schemat przemiany egzoenergetycznej, czyli takiej, której towarzyszy wydzielanie energii do otoczenia. Z lewej strony rysunku znajduje się niebieskie pole z napisem Mieszanina reakcyjna, a z prawej zielone opisane słowem Otoczenie. Pomiędzy nimi znajduje się czerwona strzałka z napisem Energia skierowana w lewą stronę.

6. Co to są: masa atomowa, masa cząsteczkowa?

Masa atomowa to masa atomu pierwiastka wyrażona w atomowych jednostkach masy (unitach).
Masa cząsteczkowa to masa cząsteczek (związek kowalencyjny) bądź najmniejszego zbioru powtarzających się jonów (związek jonowy) wyrażona w atomowych jednostkach masy. Jest równa sumie mas atomowych pierwiastków wchodzących w skład najmniejszej struktury związku chemicznego, która jest opisana wzorem chemicznym związku.

R1QMrhUzoSNCf1

Ilustracja przedstawia obliczenia masy atomowej kwasu siarkowego w postaci graficznej. Na początku pojawia się wzór związku H2SO4, który następnie zostaje włączony do równania: masa cząsteczkowa H2SO4 równa się dwa razy masa atomowa H plus masa atomowa S plus cztery razy masa atomowa O. Poniżej znajdują się trzy różnokolorowe pola stylizowane na komórki układu okresowego pierwiastków zawierające symbol danego pierwiastka, jego liczbę atomową oraz liczbę masową. Każdy z pierwiastków jest wyróżniony innym kolorem (wodór - niebieski, siarka - zielony, tlen - czerwony) i te same kolory zostają wykorzystane w równaniu poniżej, gdzie do opisanego wcześniej równania ogólnego podłożono konkretne wartości. I tak masa cząsteczkowa H2SO4 równa jest dwa razy 1 unit + 32 unity + 4 razy 16 unitów, a to się równa 98 unitów.

7. Jak obliczamy stosunek masowy pierwiastków w związku chemicznym?

Stosunek masowy pierwiastków w związku chemicznym jest to stosunek mas atomów poszczególnych pierwiastków wchodzących w skład związku chemicznego.
Dla związku o wzorze ogólnym:

stosunek masowy pierwiastków jest następujący:

RseS5ztnJ48t71

Ilustracja zawiera informacje dotyczące tlenku siarki sześć związane z jego stosunkiem masowym pierwiastków. Składa się z dwóch szarych poziomych pól leżących jedno nad drugim. W pierwszym podany jest wzór sumaryczny związku SO3. Niższe pole zawiera wyliczenia. W początkowej wersji liczony stosunek masowy siarki do tlenu wynosi masa atomowa siarki do 3 razy szesnaście. Po podstawieniu danej liczbowej jest to 32 do 3 razy szesnaście, czyli 32 do 48, czyli dwa do trzech.

8. Jak obliczamy procentową zawartość pierwiastka w związku chemicznym?

Zawartość procentowa to udział masowy, jaki ma pierwiastek w całej masie związku chemicznego. Można ją obliczyć ze wzoru:

gdzie:

RXwgvG6P6ocDw1

Ilustracja zawiera informacje dotyczące liczenia składu procentowego tlenku sodu. Składa się ona z sześciu szarych poziomych pól leżących jedno nad drugim. W pierwszym podany jest wzór sumaryczny związku Na2O. W drugim podany jest stosunek liczby atomów sodu do atomów tlenu w cząsteczce, czyli 2:1. Trzeci to informacje na temat masy cząsteczkowej tlenku sodu: 62 unity. W czwartym polu liczona jest procentowa zawartość sodu ze wzoru masa atomów sodu dzielona przez masę cząsteczkową tlenku sodu pomnożona przez sto procent. Wynosi ona 74,2%. W piątym polu liczona jest zawartość procentowa tlenu z podobnego wzoru, lecz z masą atomową tlenu w liczniku. Procentowa zawartość tlenu wynosi 25,8%. Szóste i ostatnie pole zawiera proste wyliczenie sumy zawartości procentowych sodu i tlenu w związku, która wynosi sto procent.

9. Czy masa substratów i produktów zmieniają się podczas reakcji chemicznej?

Prawo zachowania masy mówi, że w układzie zamkniętym (w którym produkty reakcji nie opuszczają tego układu) łączna masa substratów jest równa sumie mas produktów. Oznacza to, że z tej samej masy substratów powstaje taka sama masa produktów, czyli że podczas przemiany chemicznej masa substancji w niej uczestniczących nie ulega zmianie.

RX5KrUrfzj4It1

Ilustracja zawiera ogólne równanie reakcji chemicznej substraty strzałka w prawo produkty, pod którą znajduje się dodatkowa informacja głosząca, że łączna masa substratów jest równa łącznej masie produktów.

RtXWkZTpqnDwd1

Ilustracja opisuje proces liczenia masy jednej z substancji biorących udział w reakcji z wykorzystaniem prawa zachowania masy. Przykładem jest reakcja 4,8 gramów magnezu z tlenem, w wyniku której powstało osiem gramów tlenku magnezu, zaś niewiadomą do obliczenia jest masa tlenu. Cały schemat składa się z trzech szarych poziomych pól leżących jedno nad drugim. W pierwszym zapisane jest słownie równanie reakcji: magnez plus tlen daje w efekcie tlenek magnezu. Drugie pole zawiera równanie masy tlenku magnezu: masa tlenku magnezu równa jest masie magnezu plus masie tlenu, a więc 4,8 grama plus masa tlenu = 8 gramów. Ostatnie pole zawiera wyliczenie masy tlenu zgodnie ze wzorem masa tlenu równa jest masie tlenku magnezu minus masa magnezu. Po podstawieniu masa tlenu równa jest 8 gramów minus 4,8 grama, a to się równa 3,2 grama.

10. Czy związki chemiczne zawsze mają taki sam skład?

Zgodnie z prawem stałości składu stosunek mas pierwiastków tworzących związek chemiczny jest stały dla danego związku i nie zależy od miejsca oraz sposobu jego otrzymywania.

R171WVyuCWw351

Infografika ilustrująca prawo stałości składu, zgodnie z którym stosunek masowy tlenu do wodoru w wodzie jest stały i wynosi 8:1 niezależnie od stanu skupienia substancji. Ilustracja ma postać centralnego koła w turkusowym kolorze z napisem woda, od którego odchodzi pięć koncentrycznie rozmieszczonych kół zawierających obrazy wody w rzece, wody w jeziorze, zamarzniętej rzeki, wody płynącej z kranu oraz tryskającego gejzeru na tle chmur. Każdemu zdjęciu towarzyszy ta sama informacja: stosunek masowy pierwiastków H i O wynosi 1 do 8.

Zadania

Pamiętam i rozumiem

• Wyjaśnij, czym różni się przemiana chemiczna od zjawiska fizycznego.

• Wymień po dwa przykłady przemian: chemicznej i fizycznej.

• Wyjaśnij znaczenie terminów substraty i produkty.

• Zapisz ogólne równanie reakcji, posługując się terminami substraty i produkty.

• Wyjaśnij, na czym polegają reakcje: analizy, łączenia, wymiany, rozkładu, syntezy.

• Napisz ogólne równania reakcji: syntezy, analizy i wymiany.

• Tlen reaguje z magnezem, a w wyniku tej reakcji powstaje tlenek magnezu. Na podstawie podanej informacji zapisz równanie tej reakcji na dwa sposoby: 1 – stosując nazwy substratów i produktów, 2 – używając symboli i wzorów. Określ typ tej reakcji.

• Dokonaj podziału reakcji ze względu na efekt energetyczny, który im towarzyszy.

• Określ stosunek masowy pierwiastków w związku o wzorze $\text{HBr}$.

• Oblicz zawartość procentową siarki w związku o wzorze ${\text{H}}_{\text{2}}\text{S}$.

• Oblicz, ile powstanie tlenku azotu(II), jeśli przereagowały ze sobą całkowicie 1,4 g azotu i 1,6 g tlenu.

Czytam i interpretuję

• Zapoznaj się z opisem wypadku w kopalni spowodowanego wybuchem metanu. Zastanów się i odpowiedz, czy reakcja, która w takim przypadku zachodzi, jest reakcją endo-, czy egzoenergetyczną.

• Dokonaj analizy przepisu na ulubione ciasto. Określ rodzaj przemian (fizyczne czy chemiczne), jakie następują podczas kolejnych etapów przygotowywania tego ciasta.

Rozwiązuję problemy

• Uporządkuj w zależności od zawartości procentowej tlenu substancje: tlenek żelaza(III), tlenek sodu, tlenek azotu(V).

• Podczas przygotowywania ciasta zmieszano drożdże z cukrem. Drożdże powoli przekształcały cukier w inne substancje. Po pewnym czasie zauważono, że naczynie, w którym znajdował się zaczyn, ogrzało się. Określ, czy reakcja, która zaszła, była reakcją endo- czy egzoenergetyczną.

• Oblicz, ile gramów siarki przypada na 6 g tlenu w tlenku siarki(IV).

• Przeprowadzono reakcję w naczyniu zamkniętym ruchomym tłokiem. Po jej zakończeniu stwierdzono, że tłok został przesunięty. Określ rodzaj tej przemiany (endo- lub egzoenergetyczna).

Projekt badawczy

Test sprawdzający z działu III. Reakcje chemiczne

Test sprawdzający

Klucz testu