Reakcje chemiczne – podsumowanie
Substancje mogą powstawać w różny sposób, np. w wyniku połączenia się atomów pierwiastków chemicznych bądź na drodze rozpadu związków chemicznych. Temu powstawaniu może towarzyszyć wiele efektów. Zdarza się również, że reakcje przebiegają bez widocznych objawów. Niezależnie od tego, każdą z przemian chemicznych można opisać za pomocą równania reakcji. Aby takie równanie było czytelne i zrozumiałe dla wszystkich, przy jego konstruowaniu trzeba przestrzegać pewnych reguł.
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.
![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.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R1P5I59Re8DQc/1648659720/8fWcNgj9YCNv8x75oxKoKGyeqMFWnsgb.png)
Które z poniższych przemian należą do fizycznych, a które do chemicznych? Dopasuj je do odpowiedniego miejsca w tabeli.
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:
![Ilustracja przedstawia najogólniejszą możliwą postać równania reakcji chemicznej. Ma ono postać: substraty, strzałka w prawo, produkty. Substraty i produkty zaznaczone są razem jako reagenty.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R1bKqAogeoTRM/1648659721/10ytWc81ivMSw4jEeGxxhfI91b1uas79.png)
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:
![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.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R1UiqD5YlXGGJ/1648659721/2HR5GTr0plqhDO347I8OwXLwk0P0LibJ.png)
4. Jakie znamy rodzaje reakcji chemicznych?
![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.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/RbvemauWwsbcy/1648659722/24ifDnifpp1IAuz2JuFp7KyU51TXJaG6.png)
5. Co to są reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne?
Ze względu na towarzyszące reakcjom chemicznym efekty energetyczne, wyróżnia się reakcje egzotermiczne i endotermiczne.
![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.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/RJuUQDE8ieNiz/1648659722/1WI7XAY6VPIhjbT5WI0dv5wtN9pqSolI.png)
![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.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/RyngS9mlEqaNq/1648659722/1IHecZlijEs3PD71a3megpYn6Jxr7VS0.png)
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.
![Ilustracja przedstawia obliczenia masy cząsteczkowej 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 – 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 H2SO4 równa jest dwa razy jeden unit plus trzydzieści dwa unity plus cztery razy szesnaście unitów, a to się równa dziewięćdziesiąt osiem unitów.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R3QSvDNWlzcE0/1648659723/1u9lCNi5sBPnd30IGN6ZwX4SSOMHC68p.png)
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:
![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 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.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/Rqc9MLWJ6UCqR/1648659723/1tMqKvorFioxXwAHfw1dwd6BdjWyjfhq.png)
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:
![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.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/RelNS7sT8j1eI/1648659724/2AcJLke9UXKFo3dFAsGbyOQENwO9Sgyn.png)
![Ilustracja przedstawia wzór na obliczenie masy atomów danego pierwiastka w związku chemicznym. Masa atomów danego pierwiastka równa się liczbie atomów danego pierwiastka we wzorze związku razy masa atomowa danego pierwiastka](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/RBYn3fzMOqNYD/1648659724/1bFdHaB1ZcRqmUH7yxpWDHuulSjTXuuH.png)
![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 <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.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R17HSTuIF5lZl/1648659724/1khgZkKLdOZwDhfdjEMpln0yTZ0meCsG.png)
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.
![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.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R1e4gif7bWYLk/1648659725/1HNOeJxJKOTZZkmTuKHvlhbtCZdr6Ii8.png)
W reakcji spalania magnezu powstało tlenku magnezu. Oblicz masę tlenu, jaką zastosowano do procesu spalania, wiedząc, że spaleniu uległo magnezu.
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 oraz atomu tlenu, którego masa atomowa wynosi .
![Ilustracja przedstawia obliczenie stosunku masowego wodoru do tlenu w cząsteczce wody. Na górze na środku znajduje się wzór H indeks dolny dwa 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.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/RWWAckCN2KsBa/1648659726/2B3Q93rCMS2MTsxawwvOCZRilQCM7LXt.png)
![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 H i O wynosi jeden do ośmiu.](https://static.zpe.gov.pl/portal/f/res-minimized/R1LdHWUjWCMJs/1648659726/1J8sxpgTSKd4SeHvul3yPgjOHRmQZ2Ow.png)
Niektóre związki chemiczne nie mają zawsze takiego samego składu. Wobec tego nie spełniają prawa stałości składu związku chemicznego. Takie związki nazywamy bertolidami, czego przykładem może być tlenek żelaza o wzorze sumarycznym . W rzeczywistości stechiometria tego związku to . Przyczyną zmiennych składów niektórych związków chemicznych mogą być defekty sieci krystalicznych.
Ćwiczenia
Przyporządkuj i wstaw określenia w odpowiednie miejsce w poniższym równaniu reakcji.
, 1. reagenty, 2. substraty, 3. produkty
, , , 1. reagenty, 2. substraty, 3. produkty
Tlen reaguje z siarką, a w wyniku tej reakcji powstaje tlenek siarki. Na podstawie podanej informacji, zapisz równanie tej reakcji na dwa sposoby: pierwszy – stosując nazwy substratów i produktów; drugi – używając symboli i wzorów. Skorzystaj z podanych elementów.
luka do uzupełnienia tlen luka do uzupełnienia
Zapis za pomocą symboli i wzorów chemicznych:
luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia
Które z poniższych przemian należą do fizycznych, a które do chemicznych? Dopasuj je do odpowiedniego miejsca w tabeli.
Do poniższych równań reakcji przyporządkuj ich typ.
reakcja egzotermiczna - 1. energia jest pobierana przez układ od otoczenia, 2. układ oddaję energię do otoczenia
Zapoznaj się z poniższym fragmentem artykułu, który dotyczy wybuchu w kopalni.
Przedstawiciele kopalni w czeskiej Karwinie podali, że w czwartek w tym zakładzie doszło do zapalenia się metanu, w konsekwencji czego na długości płonął jeden z chodników. Wskutek zdarzenia zginęło górników, w tym Polaków. Zakład Górniczy nr (dawna kopalnia „ČSM”) należy do koncernu OKD, jedynego producenta węgla kamiennego w Czechach.
Metan jest bezbarwnym gazem bez woni i smaku, lżejszym od powietrza. To główny składnik naturalnych gazów, często występujących w pokładach węgla. Pali się prawie nieświecącym płomieniem z błękitną aureolą. Tworzy z powietrzem wybuchową mieszaninę; wybucha, gdy jego stężenie w powietrzu mieści się w granicach od około do około .
Reakcja, która w takim przypadku zachodzi, jest reakcją: Możliwe odpowiedzi: 1. egzotermiczną., 2. endotermiczną.
While the dough was being prepared, yeast was mixed with sugar. The yeast slowly converted the sugar into other substances. After some time, it was noticed that the bowl with the mixture warmed up.
Check out the pancake recipe below.
Pour the flour into a bowl, add eggs, milk, water and salt.
Blend to a smooth dough.
Add melted butter or vegetable oil and blend together.
Pour a portions of a dough into a hot pan.
Fry the pancakes on a well–heated pan. Turn over when the bottom of the pancake is nicely browned.
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.
Tytuł projektu | Reakcje egzotermiczne | |
Temat projektu | Badanie zależności ilości energii wydzielonej w reakcji egzotermicznej od ilości (masy) użytych substratów | |
Hipoteza | Ilość energii wydzielanej podczas reakcji chemicznej jest stała i niezależna od ilości użytych w reakcji substratów. Ilość energii wydzielanej podczas reakcji chemicznej zmienia się i zależy od ilości użytych w reakcji substratów. Im więcej substratów bierze udział w reakcji egzotermicznej, tym więcej energii wydzieli się do otoczenia. | |
Materiały źródłowe | Doświadczenie własne | |
Uczeń | Co mam zrobić, by sprawdzić, czy hipoteza jest prawdziwa? | Przygotować próbki papieru o różnej masie (można dokonać podziału ze względu na liczbę arkuszy). |
Każdą próbkę zgnieść, umieścić w naczyniu (parownicy lub szkiełku zegarkowym) i podpalić. | ||
Po spaleniu, zmierzyć temperaturę naczynia od spodu z drugiej strony. | ||
Porównać temperatury z ilością użytego papieru. | ||
Podczas badania pamiętać, aby temperatura naczyń użytych do spalenia kartek była zawsze jednakowa, a sprawdzanie temperatury odbywało się zaraz po wypaleniu kartki. | ||
Co muszę przygotować, by zweryfikować hipotezę? | Papier jednego rodzaju, jednakowe parownice lub szkiełka zegarkowe, termometr do pomiaru temperatury na podczerwień (do badania temperatury ciała – czoła, w uchu). | |
Co będę obserwować (mierzyć)? | Temperatura naczynia, w którym przeprowadzano spalenie próbek papieru. | |
Jak długo prowadzić obserwacje? | Kilka godzin | |
W jaki sposób przedstawić wyniki? | Przygotowanie prezentacji w postaci plakatu lub w innej formie | |
Wniosek | ||
Czego się nauczyłem podczas projektu? |
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.