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 z kolei proces, w którym jedne substancje przekształcają się w inne, o odmiennych właściwościach.

R1P5I59Re8DQc1

Ilustracja przedstawia infografikę określającą różnice pomiędzy zjawiskami fizycznymi i 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. Substraty oraz produkty czasami określamy wspólnie jako reagenty.
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:

R1bKqAogeoTRM

Ilustracja przedstawia najogólniejszą możliwą postać równania reakcji chemicznej. Ma ono postać: substraty, strzałka w prawo, produkty. Substraty i produkty zaznaczone są razem jako reagenty.

3. Jak możemy zapisywać równania reakcji chemicznych?

W równaniach reakcji można posługiwać się nazwami pierwiastków i związków chemicznych, ale najczęściej stosuje się symbole pierwiastków i wzory związków chemicznych.

Zapis z użyciem nazw substancji:

Zapis z użyciem symboli i wzorów chemicznych:

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

R1UiqD5YlXGGJ

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 daje w efekcie dwie cząsteczki wody. Pod równaniem znajduje się analiza obu jego stron. Zarówno w skład substratów, jak i w produkcie występują cztery atomy wodoru oraz dwa atomy tlenu.

4. Jakie znamy rodzaje reakcji chemicznych?

RbvemauWwsbcy

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. Ogólne równanie reakcji wygląda następująco: substrat pierwszy plus substrat drugi strzałka w prawo produkt pierwszy plus produkt drugi. 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. Ogólne równanie reakcji wygląda następująco: substrat pierwszy plus substrat drugi strzałka w prawo 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. Ogólne równanie reakcji wygląda następująco: substrat strzałka w prawo produkt pierwszy plus produkt drugi plus trzy kropki.

5. Co to są reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne?

Ze względu na towarzyszące reakcjom chemicznym efekty energetyczne, wyróżnia się reakcje egzotermiczne i endotermiczne.

RJuUQDE8ieNiz

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 skierowana w prawą stronę. Nad strzałką jest napis przekazanie energii, w nawiasie reakcja egzotermiczna.

RyngS9mlEqaNq

Ilustracja przedstawia schemat przemiany endoenergetycznej, czyli takiej, która wymaga pobrania energii z 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 skierowana w lewą stronę. Nad strzałką jest napis pobranie energii, w nawiasie reakcja endotermiczna.

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

Masa atomowa to masa jednego atomu pierwiastka chemicznego, wyrażona w atomowych jednostkach masy (unitach).

Masa cząsteczkowa to masa jednej cząsteczki (związku kowalencyjnego) bądź najmniejszego zbioru powtarzających się jonów (związek jonowy), wyrażona w atomowych jednostkach masy (unitach). Jest równa sumie mas atomowych pierwiastków, które wchodzą w skład najmniejszej struktury związku chemicznego, opisanej wzorem chemicznym związku.

R3QSvDNWlzcE0

Ilustracja przedstawia obliczenia masy cząsteczkowej kwasu siarkowego w postaci graficznej. Na początku pojawia się wzór związku ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$, który następnie zostaje włączony do równania: masa cząsteczkowa ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ równa się dwa razy masa atomowa $\text{H}$ plus masa atomowa $\text{S}$ plus cztery razy masa atomowa $\text{O}$. 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 – zielona, tlen – czerwony) i te same kolory zostają wykorzystane w równaniu poniżej, gdzie do opisanego wcześniej równania ogólnego podłożono konkretne wartości. I tak masa cząsteczkowa ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ równa jest dwa razy jeden unit plus trzydzieści dwa unity plus cztery razy szesnaście unitów, a to się równa dziewięćdziesiąt osiem unitów.

7. Jak obliczamy stosunek masowy pierwiastków w związku chemicznym?

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

stosunek masowy pierwiastków jest następujący:

Rqc9MLWJ6UCqR

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 ${\text{SO}}_3$. Niższe pole zawiera wyliczenia. W początkowej wersji liczony stosunek masowy siarki do tlenu wynosi masa atomowa siarki do trzy razy szesnaście. Po podstawieniu danej liczbowej jest to trzydzieści dwa do trzy razy szesnaście, czyli trzydzieści dwa do czterdziestu ośmiu, 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:

RelNS7sT8j1eI

Ilustracja przedstawia wzór na obliczenie zawartości procentowej danego pierwiastka w związku chemicznym. Wzór zaczyna się od ułamka, w którym w  liczniku jest napis masa atomowa danego pierwiastka w najmniejszej strukturze związku chemicznego. W nawiasie kwadratowym podano jednostkę unit. W mianowniku znajduje się zwrot masa cząsteczkowa związku chemicznego. W nawiasie kwadratowym podano jednostkę unit. Za ułamkiem jest znak mnożenia razy sto procent.

R17HSTuIF5lZl

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 ${\text{Na}}_2\text{O}$. W drugim podany jest stosunek liczby atomów sodu do atomów tlenu w cząsteczce, czyli <math aria‑label="dwa do jednego">2:1. Trzeci to informacje na temat masy cząsteczkowej tlenku sodu: sześćdziesiąt dwa unity. W czwartym polu liczona jest procentowa zawartość sodu ze wzoru masa atomów sodu dzielona przez masę cząsteczkową tlenku sodu pomnożona przez sto procent, czyli kreska ułamkowa licznik dwa razy dwadzieścia trzy unity mianownik sześćdziesiąt dwa unity koniec ułamka razy sto procent równa się siedemdziesiąt cztery przecinek dwa procent. W piątym polu liczona jest zawartość procentowa tlenu z podobnego wzoru, lecz z masą atomową tlenu w liczniku, czyli kreska ułamkowa licznik szesnaście unitów mianownik sześćdziesiąt dwa unity koniec ułamka razy sto procent równa się dwadzieścia pięć przecinek osiem procent. Szóste i ostatnie pole zawiera proste wyliczenie sumy zawartości procentowych sodu i tlenu w związku. siedemdziesiąt cztery przecinek dwa procent plus dwadzieścia pięć przecinek osiem procent równa się sto procent.

9. Prawo zachowania masy

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 podczas przemiany chemicznej masa substancji w niej uczestniczących nie ulega zmianie.

R1e4gif7bWYLk

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.

1

Polecenie 2

W reakcji spalania magnezu powstało $8 \text{g}$ tlenku magnezu. Oblicz masę tlenu, jaką zastosowano do procesu spalania, wiedząc, że spaleniu uległo $\mathrm{4,8} \text{g}$ magnezu.

R1MNXfV2hdzYK

Odpowiedź: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż rozwiązanie

R1WSDlf7gikKL

Ilustracja opisuje proces liczenia masy jednej z substancji biorących udział w reakcji z wykorzystaniem prawa zachowania masy. Przykładem jest reakcja cztery i osiem dziesiątych grama 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 tlenek magnezu. Drugie pole zawiera równanie masy tlenku magnezu: masa tlenku magnezu równa jest masie magnezu plus masie tlenu, a więc cztery i osiem dziesiątych grama plus masa tlenu równa osiem 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 osiem gramów minus cztery i osiem dziesiątych grama, a to się równa trzy i dwie dziesiąte grama.

Pokaż odpowiedź

Masa tlenu wynosi $\mathrm{3,2} \text{g}$.

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.

Cząsteczka wody zbudowana jest z dwóch atomów wodoru, których masa atomowa wynosi $2\text{u}$ oraz atomu tlenu, którego masa atomowa wynosi $16 \text{u}$.

RWWAckCN2KsBa

Ilustracja przedstawia obliczenie stosunku masowego wodoru do tlenu w cząsteczce wody. Na górze na środku znajduje się wzór $\text{H}$ indeks dolny dwa $\text{O}$. Pod wzorem w linijce niżej od lewej jest napis dwa razy jeden unit, czerwony dwukropek, szesnaście unitów. W kolejnej linijce jest napis dwa unity, czerwony dwukropek, szesnaście unitów. Następny wiersz to dwa, czerwony dwukropek, szesnaście. W ostatniej linijce jest jeden, czerwony dwukropek, osiem.

R1LdHWUjWCMJs

Infografika ilustrująca prawo stałości składu, zgodnie z którym stosunek masowy wodoru do tlenu w wodzie jest stały i wynosi jeden do ośmiu 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 $\text{H}$ i $\text{O}$ wynosi jeden do ośmiu.

Ćwiczenia

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.

Bibliografia

Kulawik J., Kulawik T., Litwin M., Podręcznik do chemii dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Warszawa 2020.

Kulawik J., Kulawik T., Litwin M., Podręcznik do chemii dla klasy ósmej szkoły podstawowej, Warszawa 2020.

Łasiński D., Sporny Ł., Strutyńska D., Wróblewski P., Podręcznik dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Kielce 2020.

Łasiński D., Sporny Ł., Strutyńska D., Wróblewski P., Podręcznik dla klasy ósmej szkoły podstawowej, Kielce 2021.