Świat pełen chemii

Odkrycia w dziedzinie chemii od wieków budziły wiele emocji. Także obecnie w laboratoriach odkrywa się substancje o praktycznym znaczeniu. Niektóre z nich z pewnością zrewolucjonizują świat. Chemia jest wszędzie wokół nas. Dzięki niej żyjemy.

Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:

definicję chemii oraz podstawy tego przedmiotu;
nazewnictwo podstawowego sprzętu laboratoryjnego i jego przeznaczenie;
znaczenie piktogramów ostrzegawczych na pojemnikach z odczynnikami chemicznymi;
zasady $BHP$ obowiązujące podczas pracy z substancjami i preparatami.

Nauczysz się

bezpiecznie wykonywać doświadczenia w pracowni chemicznej;
określać korzystny i negatywny wpływ różnych substancji na zdrowie człowieka i środowisko;
oceniać rolę chemii we współczesnym świecie.

iwzG8sLf1B_d5e184

1. Chemia jako nauka: ścisła, przyrodnicza i eksperymentalna

Chemia to nauka, która zajmuje się badaniem składu i budowy substancji, ich przemianami oraz warunkami, w jakich zachodzą. Naturę i właściwości substancji analizuje również fizyka. Te dwie nauki wzajemnie się przenikają i – podobnie jak matematyka – są zaliczane do przedmiotów ścisłych. Chemii nie wyobrażamy sobie także bez powiązania jej z biologią i geografią. Chemicy zajmują się bowiem wieloma ważnymi kwestiami dotyczącymi ludzkiego życia, jak i całego świata. Podstawą rozwoju tej nauki jest eksperyment, który fascynuje, pobudza wyobraźnię, ale może również powodować zagrożenie naszego zdrowia i życia. Zanim zaczniesz swoją kolejną przygodę z chemią, zapoznaj się z regulaminem pracowni chemicznej i z przepisami BHPBHPBHP.

R1C9kNseSScPT

Ilustracja przedstawia kartę z regulaminem pracowni chemicznej w postaci uniwersalnej, obowiązującej w każdej pracowni. Jej elementem charakterystycznym jest turkusowy kolor paska po lewej stronie na którym znajdują się numery kolejnych punktów. 1. W pracowni uczniowie mogą przebywać wyłącznie w obecności nauczyciela. 2. W Sali należy zająć stałe miejsce oraz stosować się do poleceń nauczyciela. 3. Stół laboratoryjny powinien być czysty. Brudne naczynia należy jak najszybciej umyć. W celu ochrony należy nosić fartuch oraz okulary ochronne, a także należy pamiętać, aby upiąć włosy. 14. Wszystkie doświadczenia wykonuje się zgodnie z instrukcją i tylko za zgodą nauczyciela. 5. Na stole powinny znajdować się jedynie te przybory, które są niezbędne do pracy. 6. Należy zgłosić każde uszkodzenie sprzętu lub przyrządu. 7. Nie wolno wyrzucać do kosza lub zlewu resztek niezużytych odczynników albo rozbitego szkła laboratoryjnego. Resztki niebezpiecznych substancji należy zbierać do pojemników przeznaczonych do tego celu. Nie można również pozostawiać otwartych butelek, gdyż może to doprowadzić do zamiany korków, a w związku tym do zanieczyszczenia odczynników. 8. Żadnych substancji w pracowni nie wolno nikomu dawać ani wynosić do domu. 9. Resztki niezużytych opisanych substancji oddajemy opiekunowi pracowni. 10. Po zakończeniu ćwiczeń pozostawiamy porządek na stanowisku pracy. 11. Każdy uczeń powinien wiedzieć, gdzie w pracowni znajdują się: zestaw pierwszej pomocy i sprzęt gaśniczy. 12. W razie wypadku należy niezwłocznie zgłosić się do nauczyciela i podać okoliczności zajścia. 13. Każdego ucznia obowiązują: oszczędność w używaniu odczynników oraz znajomość przepisów <math aria‑label="B H P">BHP. — Regulamin pracowni chemicznej
Źródło: Krzysztof Jaworski, Grażyna Makles, Anna Florek, epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

R1RvPMRLAEVFS

Ilustracja przedstawia kartę zawierającą przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy dotyczące wykonywania doświadczeń chemicznych w laboratorium szkolnym. Jej elementem charakterystycznym jest pomarańczowy kolor paska po lewej stronie na którym znajdują się numery kolejnych punktów. 1. Przed przystąpieniem do ćwiczeń załóż fartuch oraz przygotuj okulary i rękawice ochronne. 2. Zapoznaj się z opisem doświadczenia i kartami charakterystyki używanych substancji. 3. Sprawdź, czy naczynia laboratoryjne nie są brudne albo uszkodzone, a wszystkie odczynniki mają etykiety, zawierające nazwę substancji i informacje o możliwych zagrożeniach. 4. Wszystkie eksperymenty wykonuj za zgodą i pod okiem nauczyciela, zachowując wymagane środki ostrożności. 5. Zachowaj szczególną ostrożność podczas pracy z substancjami żrącymi (kwasy, roztwory wodorotlenków), aby zapobiec poparzeniu ciała i zniszczeniu odzieży. W razie kontaktu wyżej wymienionych substancji ze skórą czy odzieżą niezwłocznie zgłoś wypadek nauczycielowi. 6. Doświadczenia z substancjami szkodliwymi dla zdrowia wykonuj pod sprawnym dygestorium. 7. Probówkę, w której ogrzewasz substancje, trzymaj delikatnie i poruszaj nią tak, by nie stwarzała ona zagrożenia dla żadnej osoby przebywającej w pracowni chemicznej. 8. Nie wolno nachylać się nad naczyniem, w którym wrze ciecz, lub do którego dodaje się substancje. 9. Badając zapach, pary znad naczynia z odczynnikiem skieruj ruchem dłoni w stronę nosa. 10. W pracowni nie wolno spożywać żywności, kłaść jej na stołach oraz pić napojów z naczyń laboratoryjnych 11. W przypadku jakichkolwiek wątpliwości zgłoś się do nauczyciela. 12. Po zakończonych zajęciach, umyciu szkła laboratoryjnego i posprzątaniu swojego stanowiska pracy umyj dokładnie ręce. — Przepisy <math aria‑label="B H P">BHP dotyczące wykonywania doświadczeń chemicznych
Źródło: Krzysztof Jaworski, Grażyna Makles, Anna Florek, epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 1

R13Yd8kQPnwxR

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ciekawostka

Ira RemsenIra RemsenIra Remsen (amerykański chemik, który żył na przełomie $XIX$ i $XX w .$ ) tak opowiadał o swoim pierwszym spotkaniu z chemią:

Czytając podręcznik chemii, natrafiłem na zdanie «Kwas azotowy działa na miedź». Męczyło mnie czytanie takich pustych fraz, ale postanowiłem zobaczyć, co to oznacza. Miedź znałem jako tako, ponieważ w użyciu były miedziane centy. W gabinecie doktora, gdzie przesiadywałem, widziałem na stole butelkę podpisaną «kwas azotowy». Nie znałem jego szczególnych właściwości, ale byłem żądny wiedzy, a duch przygody był ze mną. Dla dobra nauki byłem nawet gotów poświęcić jedną z monet.
Otworzyłem więc butelkę oznaczoną «kwas azotowy», nalałem trochę cieczy na miedziaka i przygotowałem się do obserwacji. Ale cóż to za dziwo ujrzałem? Cent zmienił się i nie była to mała zmiana. Zielonkawoniebieska ciecz pieniła się i dymiła nad centem oraz stołem. Powietrze w otoczeniu zabarwiło się na kolor ciemnoczerwony. Wyrosła wielka, barwna chmura. Była nieprzyjemna i dusząca. Jak miałbym to zatrzymać?
Spróbowałem pozbyć się tego paskudztwa przez zebranie go i wyrzucenie przez okno, które w wcześniej otworzyłem. Poznałem wówczas inny fakt – kwas azotowy działa nie tylko na miedź, ale również na palce. Ból doprowadził do kolejnego niezaplanowanego eksperymentu. Wytarłem palce o spodnie i nastąpiło odkrycie kolejnego faktu – substancja ta działa też na spodnie.
Nawet dzisiaj mówię o tym z ożywieniem. Wówczas była to dla mnie rewelacja. Wywołała ona potrzebę dowiedzenia się czegoś więcej o tym szczególnym rodzaju działania. Jedynym sposobem poznania go było eksperymentowanie, praca w laboratorium (...)

Na opakowaniach związków chemicznych lub ich mieszanin (w tym także produktów chemii gospodarczej) umieszczane są piktogramy, czyli proste symbole obrazkowe, wskazujące na rodzaj zagrożenia. Symbole te należą do globalnie zharmonizowanego systemu klasyfikacji i oznakowania chemikaliów.

R141pyDKE7SQh

Na ilustracji przedstawiono piktogram zaprezentowany w tak zwanej nowej notacji, a więc ma postać białego rombu z czerwonym obramowaniem i czarnym rysunkiem. Piktogram ma kształt kwadratu ustawionego na wierzchołku. Rysunek przedstawia wybuchającą bombę. Na dole ilustracji podpis GHS01 Substancje wybuchowe. — Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

R1I5o9x7m70nx

RnzpI3rTk6Up9

RYkxAKb2gUNgH

R1ItsGUerSgWI

R1SI9SHzMHpyC

Ry105W1vyamil

R1JSbJAMrpB5s

RwoMneY2Lkdt4

Polecenie 2

Kwas azotowy $(V)$ jest mocnym kwasem, który posiada właściwości utleniające. Korzystając z informacji zawartych w powyższej grafice interaktywnej wskaż, w jaki sposób powinna zostać oznaczona butelka kwasu azotowego $(V)$ .

RxQMjtYACFQvy

Ilustracja zawiera dziewięć piktogramów stosowanych do oznaczania substancji niebezpiecznych. Piktogramy te prezentowane są w tak zwanej nowej notacji, a więc mają postać białych rombów z czerwonymi obramowaniami i czarnymi rysunkami. Znaki ułożone w dwóch liniach są kolejno ponumerowane licząc od lewego górnego do prawego dolnego rogu. Oznaczają one: substancje stanowiące zagrożenie dla środowiska wodnego, substancje rakotwórcze i mutagenne, gazy pod ciśnieniem, substancje żrące i korodujące, substancje łatwopalne, materiały wybuchowe, substancje silnie toksyczne, substancje utleniające oraz substancje niebezpieczne dla zdrowia. — Piktogramy znajdujące się na opakowaniach
Źródło: Wikimedia Commons, domena publiczna.

R1SGpgO8HzDMc

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R4PABvYD9cWD7

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Doświadczenie 1

Mając podstawową wiedzę na temat przeprowadzania doświadczeń, przyjrzyj się prostemu eksperymentowi pod tytułem „Chemia czy magia”?

Doświadczenie to wykona na lekcji nauczyciel.

Rd3rrFdHyc2Lv

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Możesz zapoznać się z filmem, który przedstawia to doświadczenie.

Problem badawczy:

Czy przemiany zachodzące pomiędzy glukozą i błękitem metylenowym w środowisku zasadowym są procesami odwracalnymi?

Hipoteza:

Powtarzająca się zmiana barwy roztworu to wynik procesów odwracalnych, które zachodzą w tym układzie.

Co było potrzebne:

woda destylowana;
stały wodorotlenek sodu;
glukoza;
błękit metylenowy;
kolba stożkowa z korkiem;
waga laboratoryjna;
dwie naczyńka wagowe;
dwie łyżki;
lejek;
pipeta Pasteura;
cylinder miarowy.

Instrukcja:

Na wadze laboratoryjnej odważono około $1 g$ wodorotlenku sodu i $4 g$ glukozy. Do kolby miarowej o pojemności $10 {cm}^{3}$ wprowadzono około $75 {cm}^{3}$ wody destylowanej, dodano wcześniej odważone substancje. Kolbę zamknięto korkiem i wymieszano roztwór do rozpuszczenia odczynników. Następnie powoli dodano kilka kropli błękitu metylenowego, aż roztwór przyjął niebieską barwę, która jednak po chwili zanikła. Chcąc ponownie uzyskać niebieskie zabarwienie, jeszcze raz zamknięto naczynie korkiem i wstrząśnięto kolbą.

Obserwacje:

Dodanie błękitu metylenowego powoduje niebieskie zabarwienie roztworu, które po chwili zanika. Potrząsając kolbą można przywrócić niebieskie zabarwienie. Po potrząśnięciu kolor niebieski jest bardziej intensywny niż na początku.

Wniosek;

Dodanie błękitu metylenowego powoduje niebieskie zabarwienie roztworu, które po chwili zanika. Potrząsając kolbą można przywrócić niebieskie zabarwienie. Po tym kolor niebieski jest bardziej intensywny niż na początku.

Podsumowanie:

Glukoza w środowisku zasadowym redukuje błękit metylenowy, a sama się utlenia. Produkty tego procesu są bezbarwne. Potrząsanie naczyniem doprowadza tlen z powietrza, co powoduje, że odtwarza się błękit metylenowy, więc ponownie pojawia się niebieskie zabarwienie roztworu. Obserwowana zmiana barwy roztworu to wynik dwóch procesów, które zachodzą w przeciwnych kierunkach.

R1CQduMt4O7Vs

Film <math aria‑label="pod tytułem">pt. Chemia czy magia?
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ry7HIzFNrpc03

Ilustracja przedstawia dwa zdjęcia kolbek laboratoryjnych na tle blatu i ściany wyłożonej kafelkami. Na zdjęciu po lewej stronie ciecz będąca zawartością kolbki jest niebieska, natomiast na zdjęciu po prawej stronie jest bezbarwna. Na obydwu fotografiach poziomy cieczy są identyczne. — Zmiana barwy roztworu w kolbie
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 3

RJCvrzwxRtSyr

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 3

Dodanie jakiego barwnika spowodowało zmianę barwy wodnego roztworu wodorotlenku sodu i glukozy na niebieską?

R19GHNeiWpMYq

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

iwzG8sLf1B_d5e326

2. Chemia w życiu codziennym

Rok $2011$ został nazwany przez Zgromadzenie Ogólne Organizacji Narodów Zjednoczonych Międzynarodowym Rokiem Chemii. Celem ONZ było uświadomienie ludzkości, że chemia jest nieodłączną częścią naszego życia. Praktycznie wszystko, co nas otacza, ma z nią coś wspólnego. Organizm każdego z nas to niezwykłe laboratorium chemiczne. Przez cały dzień człowiek ma kontakt z różnymi substancjami i procesami – zarówno w domu, szkole, jak i w pracy, podczas podróży czy też w trakcie wypoczynku.

Hasło, które towarzyszyło obchodom roku $2011$ , brzmiało: Chemia – nasze życie, nasza przyszłość i choć od tego czasu minęło kilka lat, to jest ono nadal aktualne. Chemia odgrywa bardzo ważną rolę we wszystkich gałęziach przemysłu, wpływających na postęp cywilizacyjnych. Chemia życia codziennego będzie przedmiotem naszych rozważań na tym etapie kształcenia, a dotyczące jej treści zostały podzielone na sześć działów tematycznych.

R8fTEynQUfHsR1

Ilustracja przedstawia schemat tematyki wykorzystany w tym podręczniku do chemii. Przedstawia on następujące działy: pierwszy - materiały i tworzywa pochodzenia naturalnego; drugi - Chemia środków czystości; trzeci - Chemia wspomaga nasze zdrowie. Chemia w kuchni; czwarty - Chemia gleby; piąty - Paliwa obecnie i w przyszłości; szósty - Chemia opakowań i odzieży. Schemat rozpoczyna się niebieskim kwadratem, w którym umieszczono grafikę przedstawiającą samochód ciężarowy, przewożący materiał wydobywany w kopani. Podpis do zdjęcia: Materiały i tworzywa pochodzenia naturalnego. Następnie odchodząca strzałka w prawo odnosi się do kolejnego elementu schematu, którym jest również niebieski kwadrat z zamieszczonym zdjęciem, które przedstawia 4 rzędy kolorowych mydeł - pierwszy rząd jest koloru fioletowego, drugi koloru żółtego, trzeci pomarańczowego a czwarty czerwonego. Podpis do zdjęcia: Chemia środków czystości. Kolejny element schematu to również niebieski kwadrat, w którym umieszczono zdjęcie przedstawiające stół, na którym znajduje się mnóstwo jedzenia wszelkiego rodzaju. Podpis zdjęcia: Chemia wspomaga nasze zdrowie. Chemia w kuchni. Następny element schematu zawiera zdjęcie pola uprawnego z perspektywy lotu ptaka. Widoczne są strefy różnego koloru (żółty, zielony, brązowy) przypominające łaty. Podpis do zdjęcia: Chemia gleby. Kolejny element schematu przedstawia zdjęcie stacji benzynowej. Podpis do zdjęcia: Paliwa obecnie i w przyszłości. Ostatni element schematu zawiera zdjęcie przedstawiające wieszaki z odzieżą - koszulkami i bluzami sportowymi. Podpis do zdjęcia: Chemia opakowań i odzieży. — Tematyka podręcznika do chemii
Źródło: Dariusz Adryan, Stephen Codrington (https://commons.wikimedia.org), National Cancer Institute (https://commons.wikimedia.org), Andrecp (https://commons.wikimedia.org), Fahad Faisal (https://commons.wikimedia.org), Chris_Parfitt (https://www.flickr.com), Sdi-jr (http://en.wikipedia.org), Krzysztof Jaworski, epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

iwzG8sLf1B_d5e359

Dział $I$ – Materiały i tworzywa pochodzenia naturalnego

Czy surowce mineralne, które pozyskujemy z Ziemi, mogą nas jeszcze czymś zaskoczyć? Świat, jaki znamy, nie istniałby bez betonu, stali, aluminium, szkła czy tworzyw sztucznych. O węglu, występującym w postaci diamentu czy grafenu, może już słyszeliście, a jeśli nie, to z pewnością poznacie ten pierwiastek na lekcji chemii.

Wiele odkryć, bez których nie wyobrażamy sobie współczesnej cywilizacji, zawdzięczamy właśnie chemikom. Przykładem może być metoda hodowli kryształów Jana CzochralskiegoJan CzochralskiJana Czochralskiego. Do jej odkrycia doszło, jak to często bywa, przez przypadek. Profesor Czochralski przez pomyłkę zanurzył stalówkę swojego wiecznego pióra w tyglu z roztopioną cyną i okazało się, że wisząca na końcu stalówki cienka nić skrystalizowanego metalu była w całości jednolitym kryształem (monokryształemmonokryształmonokryształem). Jego pomysł, opracowany w $1916 r .$ , to najstarszy i do dzisiaj jedyny znany sposób na otrzymywanie tego typu materiałów.

RDcDshFIfjNUZ

Zdjęcie przedstawia proces tworzenia podłużnego, cylindrycznego monokryształu krzemu metodą Czochralskiego. Znajduje się na nim cylindryczne wnętrze pieca indukcyjnego z tyglem w dolnej części, z którego po podgrzaniu wyciągana jest nić kryształu, która nieco wyżej zwijana jest w coraz szerszy monokryształ. Kryształ na zdjęciu jest czarny i błyszczący, a jego kształt przypomina odwróconą do góry nogami, zwężoną w samym środku butelkę coca coli, lecz o bardzo krótkiej, szpiczastej szyjce. Od góry wisi on również na nitce krystalicznej rozszerzającej się w formę o nieregularnym kształcie i przymocowaną do elementu rozciągającego. — Monokryształ krzemu
Źródło: Simon Fraser University Public Affairs and Media Relations, Wikimedia Commons, domena publiczna.

Ciekawostka

Metoda opracowana przez Czochralskiego stała się fundamentem współczesnego przemysłu elektronicznego, ponieważ wykorzystuje się ją w procesie produkcji wszystkich układów scalonych. Nie będzie przesady w stwierdzeniu, że właśnie to odkrycie wyprzedziło swoją epokę historyczną. Bez układów z krzemu nie byłoby: telewizorów, komputerów, telefonów, tabletów, zegarków elektronicznych itd. Krzem stał się materiałem $XX w .$ I pomyśleć, że o tym wynalazku zadecydował przypadek!

Doświadczenie 2

Co się stanie, jeśli przez przypadek do roztworu siarczanu $(VI)$ miedzi $(II)$ , w którym zanurzono folię aluminiową, wsypiemy nieco soli kuchennej (chlorku sodu)? Aby to sprawdzić, wykonaj poniższe doświadczenie. Sformułuj odpowiednie obserwacje i wnioski.

Jeżeli nie masz możliwości przeprowadzenia doświadczenia, zapoznaj się z filmem zamieszczonym poniżej.

R4LV4mrD9TiOX

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Problem badawczy:

Czy dodatek chlorku sodu ma wpływ na reakcję siarczanu $(VI)$ miedzi $(II)$ z glinem?

Hipoteza:

Glin jest metalem bardziej aktywnym od miedzi, a mimo tego nie będzie wypierać miedzi z roztworu ${CuSO}_{4 (aq)}$ , jeżeli chlorek sodu nie zostanie dodany do mieszaniny reakcyjnej.

Co było potrzebne:

roztwór siarczanu $(VI)$ miedzi $(II)$ ;
folia aluminiowa;
chlorek sodu;
zlewka;
cylinder miarowy;
łyżeczka.

Instrukcja:

Do zlewki wlano $20 {cm}^{3}$ roztworu siarczanu $(VI)$ miedzi $(II)$ i włóżono kawałek folii aluminiowej tak, aby wystawała ponad naczynie. Następnie do roztworu dodano szczyptę chlorku sodu.

Obserwacje:

Zanurzenie kawałka folii aluminiowej w roztworze siarczanu $(VI)$ miedzi $(II)$ nie wywołuje żadnych zmian. Dodanie chlorku sodu do roztworu powoduje rozpoczęcie reakcji, w wyniku której następuje zmiana koloru roztworu na ciemniejszy, wydzielanie się pęcherzyków gazu oraz wytrącenie ciemnoczerwonego osadu.

Wniosek:

Badana reakcja pomiędzy siarczanem $(VI)$ miedzi $(II)$ a glinem nie zajdzie bez dodatku chlorku sodu do mieszaniny reakcyjnej.

Podsumowanie:

Mimo że glin jest metalem bardziej aktywnym od miedzi, po zanurzeniu folii aluminiowej do roztworu siarczanu $(VI)$ miedzi $(II)$ , nie obserwujemy żadnych objawów reakcji chemicznej. Jest to spowodowane tym, że glin na powietrzu pasywuje, co oznacza, że na jego powierzchni tworzy się cienka ochronna warstwa związków glinu, która uniemożliwia dalszą reakcję chemiczną. Jednak dodatek chlorku sodu, a właściwie jonów chlorkowych, prowadzi do zniszczenia tej powłoki na folii aluminiowej. Dzięki temu glin zaczyna gwałtownie reagować (roztwarzać się), przeprowadzając jony miedzi w metal. W wyniku tej reakcji niebieski roztwór siarczanu $(VI)$ miedzi $(II)$ ciemnieje, po czym na dnie zlewki gromadzi się ciemnoczerwony osad wytrąconej metalicznej miedzi.

RJJsDMmeIm1Dy

Film <math aria‑label="pod tytułem">pt. Żarłoczny roztwór
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1c8p6PSNNwNt

Ilustracja przedstawia dwa zdjęcia zlewek laboratoryjnych na tle blatu i ściany wyłożonych kafelkami. Na zdjęciu po lewej stronie w zlewce znajduje się intensywnie błękitny roztwór w którym zanurzony jest podłużny i zmięty kawałek błyszczącej folii aluminiowej. Na zdjęciu po prawej stronie ten sam arkusz przechylony jest nieco inaczej i pokryty u dołu rdzawym nalotem, natomiast ciecz, choć częściowo niebieska, w przeważającej części jest brudno zielona. Również na powierzchni wody widoczne są okruchy metalicznej miedzi. — Folia alumniowa w roztworze siarczanu<math aria‑label="sześć">VImiedzi<math aria‑label="dwa">II bez dodatku chlorku sodu, ale za to z chlorkiem sodu
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 4

RJCvrzwxRtSyr

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Obserwacje:

Czy w roztworze bez dodatku chlorku sodu zachodzą jakieś zmiany? Czy po dodaniu $NaCl$ do mieszaniny dojdzie do jakichś zmian?

Wnioski:

O czym mogą świadczyć zaobserwowane zmiany? Czy $NaCl$ ma wpływ na przebieg reakcji pomiędzy siarczanem $(VI)$ miedzi $(II)$ a glinem?

Obserwacje:

Wnioski:

Badana reakcja pomiędzy siarczanem $(VI)$ miedzi $(II)$ a glinem nie zajdzie bez dodatku chlorku sodu do mieszaniny reakcyjnej.

Podsumowanie:

Mimo że glin jest metalem bardziej aktywnym od miedzi, po zanurzeniu folii aluminiowej do roztworu siarczanu $(VI)$ miedzi $(II)$ nie obserwujemy żadnych objawów reakcji chemicznej. Jest to spowodowane tym, że glin na powietrzu pasywuje, co oznacza, że na jego powierzchni tworzy się cienka ochronna warstwa związków glinu, która uniemożliwia dalszą reakcję chemiczną. Jednak dodatek chlorku sodu, a właściwie jonów chlorkowych, prowadzi do zniszczenia tej powłoki na folii aluminiowej. Dzięki temu glin zaczyna gwałtownie reagować (roztwarzać się), przeprowadzając jony miedzi w metal. W wyniku tej reakcji niebieski roztwór siarczanu $(VI)$ miedzi $(II)$ ciemnieje, po czym na dnie zlewki gromadzi się ciemnoczerwony osad wytrąconej metalicznej miedzi.

Polecenie 4

Dlaczego na powierzchni foli aluminiowej nie zaszły żadne zmiany, po dodaniu jej do wodnego roztworu siarczanu $(VI)$ miedzi $(II)$ ?

REazEW2oX4L2E

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Folia aluminiowa jest pokryta warstwą tlenku glinu, który nie reaguje z siarczanem $(VI)$ miedzi $(II)$ . Dopiero uszkodzenie ochronnej warstwy tlenku powoduje zapoczątkowanie reakcji pomiędzy glinem a solą miedzi.

iwzG8sLf1B_d5e517

Dział $II$ – Chemia środków czystości

Jak często sięgasz po środki myjące lub czyszczące? Czy możesz sobie wyobrazić, jak wyglądałoby nasze życie bez substancji zapachowych?
Już w starożytności pachnidła miały wysoką cenę i robiły zawrotną karierę. We współczesnym świecie spotykamy niezliczenie wiele zapachów. Uważa się, że zapachy mogą na nas silnie oddziaływać, wprawiając w odpowiedni nastrój. Prawdopodobnie aromat kawy pobudza i usuwa zmęczenie, woń cytryny i fiołka wspomaga koncentrację, a sam fiołek wonny korzystnie wpływa na szybkość uczenia się.

Aromaterapia jest niekonwencjonalną metodą leczenia wykorzystującą materiał roślinny, w tym oleje i olejki eteryczne, w celu poprawy fizycznego lub psychicznego samopoczucia. Podejmowano także próby wykorzystania jej jako terapii wspomagającej procesy wybudzania ludzi ze śpiączki. Zapachy ułatwiają komunikację w świecie zwierząt. Przykładem może być bombikol – pierwszy z opisanych chemicznie feromonówferomonyferomonów, wydzielany przez samice jedwabnika morwowego, który wabi samce już z odległości około $10$ kilometrów.

Ciekawostka

Historia odkrycia bombikolu to opowieść o niezwykłej pomysłowości, determinacji i pracowitości. Niemiecki biochemik Adolf ButenandtAdolf ButenandtAdolf Butenandt w $1959 r .$ po raz pierwszy wyizolował ten związek organiczny, zaliczany do alkoholi. Substancję tę Butenandt pozyskał z ponad $500 000$ żeńskich osobników jedwabnika morwowego, otrzymując zaledwie $6,4 mg$ tego związku. Samiec wyczuwa samicę, gdy jedna cząsteczka bombikolu przypada na trylion cząsteczek powietrza.

R1Eu2ddhVttYi

Ilustracja przedstawia ćmę jedwabnika morwowego w postaci dorosłej. Motyl praktycznie cały jest barwy kremowo białej, skrzydła ma półprzezroczyste pokryte delikatnymi żyłkami, a jego tułów wydaje się porośnięty gęstym futrem. W lewym górnym rogu ilustracji znajduje się zapisany wzór kreskowy bombikolu. Wzór ten ma postać linii łamanej znaczącej obecność atomów wodoru i węgla, przy czym dwie z szesnastu kresek symbolizujących wiązania są podwójne. Na końcu cząsteczki znajduje się grupa wodorotlenowa <math aria‑label="O H">OH. — Bombikol
Źródło: Ed (Edgar181)(http://commons.wikimedia.org), smartneddy(http://commons.wikimedia.org), Krzysztof Jaworski, Aleksandra Ryczkowska, Grażyna Makles, Anna Florek, epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

*Wzór kreskowy (w formie uproszczonej) to bardzo często stosowany w chemii organicznej sposób zapisu związku chemicznego. Pomija on symbole węgla i wodoru, które znajdują się w głównym szkielecie związku organicznego.

Polecenie 5

Czy zapach jest właściwością fizyczną, czy raczej właściwością chemiczną substancji? Odpowiedź krótko uzasadnij.

RLqKGnr33JVUj

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

iwzG8sLf1B_d5e577

Dział $III$ – Chemia wspomaga nasze zdrowie. Chemia w kuchni

O tym, jak ważne jest, byśmy byli zdrowi, nie trzeba nikogo przekonywać. Wiemy również, że substancje chemiczne mogą zarówno leczyć, jak i wywoływać różne choroby. Współczesna farmacja oraz nowoczesna kuchnia to dwie dziedziny, które łączy dbałość o zdrowie. Hipokrates, uznawany za ojca medycyny, powiedział: Twoje pożywienie powinno być lekarstwem, a twoje lekarstwo powinno być pożywieniem. Te słowa uzmysławiają, jak istotny wpływ wywiera odżywianie na jakość naszego życia. Dotyczy to nie tylko osób zmagających się z otyłością oraz takimi jednostkami chorobowymi jak np. fenyloketonuria czy cukrzyca, ale także tych, którzy tej zależności na co dzień nie zauważają.

Ciekawostka

Osobom chorym na cukrzycę podaje się insulinęinsulinainsulinę i zaleca odpowiednią dietę. Insulina jest hormonem białkowym wytwarzanym przez komórki trzustki. Ten regulujący zawartość glukozy we krwi hormon został odkryty przez Kanadyjczyków: lekarza fizjologa Fredericka BrantingaFrederick BantingFredericka Brantinga i jego asystenta – Charlesa BestaCharles Herbert BestCharlesa Besta. Wyizolowali oni insulinę z trzustki krowiej i po jej odpowiednim oczyszczeniu zdecydowali się podać ją pacjentowi. Po raz pierwszy miało to miejsce $22$ stycznia $1922 r .$ , kiedy została zaaplikowana $14$ -letniemu chłopcu chorującemu na cukrzycę typu $I$ , co uratowało mu życie. Od $1982 r .$ insulinę produkuje się syntetycznie. W $2013$ roku na świecie odnotowano około $382$ miliony osób, które zmagają się z cukrzycą, dlatego zalicza się ją do chorób cywilizacyjnych. Diagnostyka tej choroby opiera się głównie na wynikach badania krwi, w której oznacza się stężenie glukozy. Dość powszechne jest także oznaczanie poziomu tego cukru w moczu.

Doświadczenie 3

Czy znasz jakiś sposób, który pozwoli na wykrycie obecności glukozy w roztworze? Aby go poznać, wykonaj poniższe doświadczenie. Sformułuj odpowiednie obserwacje i wnioski.

Jeżeli nie masz możliwości przeprowadzenia doświadczenia, obejrzyj film zamieszczony poniżej.

REMh09UfXmYZ2

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Czy znasz jakiś sposób, który pozwoli na wykrycie obecności glukozy w roztworze? Sprawdzono, w jaki sposób metan zachowuje się wobec wody bromowej. W tym celu wykonano doświadczenie.

Możesz zapoznać się z filmem, który przedstawia to doświadczenie.

Problem badawczy:

Czy istnieje próba pozwalająca wykryć obecność glukozy w roztworze?

Hipoteza:

Istnieje próba pozwalająca wykryć obecność glukozy w roztworze.

Co było potrzebne:

roztwór glukozy;
odczynnik Tollensa, czyli amoniakalny roztwór tlenku srebra $(I)$ ;
fabrycznie nowa probówka (lub dokładnie odtłuszczona);
łaźnia wodna;
trójnóg;
siatka ceramiczna;
termometr;
palnik.

Instrukcja:

Do odtłuszczonej probówki wprowadzono około $2 {cm}^{3}$ roztworu glukozy i dodano odczynnik Tollensa. Probówkę umieszczono w łaźni wodnej i ogrzewano przez kilkanaście minut w temperaturze około $80 ° C$ .

Obserwacje:

Roztwór, po zmieszaniu reagentów, jest klarowny i bezbarwny. W wyniku ogrzewania barwa roztworu zmienia się na bardziej żółtą. Następnie ścianki probówki ciemnieją, po czym pojawia się na nich srebrny nalot o metalicznym połysku.

Wniosek:

Glukoza reaguje z odczynnikiem Tollensa, dając pozytywny wynik tzw. próby lustra srebrowego.

Podsumowanie:

Badany cukier daje pozytywny wynik próby lustra srebrowego, natomiast nie jest to reakcja specyficzna dla glukozy. Ma ona właściwości redukujące, co w reakcji z odczynnikiem Tollensa (amoniakalnym roztworem tlenku srebra $(I)$ ) powoduje wydzielenie metalicznego srebra na ścianie probówki.

RhOcjwGRrWBqp

Film <math aria‑label="pod tytułem">pt. Próba lustra srebrowego
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RaLqzc2ADKbgH

Fotografia przedstawia w zbliżeniu dwie próbówki stojące na stojaku. Probówka z lewej strony zawiera idealnie bezbarwną ciecz. Probówka z prawej w dolnej części pokryta jest od wewnątrz srebrzystą, lustrzaną powłoką, a w górnej brązowożółtym nalotem. — Lustro srebrowe. Zawartość probówki przed ogrzaniem i po ogrzewaniu
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 6

RJCvrzwxRtSyr

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Obserwacje:

Roztwór po zmieszaniu reagentów jest klarowny i bezbarwny. W wyniku ogrzewania barwa roztworu zmienia się na bardziej żółtą. Następnie ścianki probówki ciemnieją, po czym pojawia się na nich srebrny nalot o metalicznym połysku.

Wnioski:

Glukoza reaguje z odczynnikiem Tollensa, dając pozytywny wynik tzw. próby lustra srebrowego.

Podsumowanie:

Polecenie 6

RQev7adEhnQJz

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Odczynnik Tollensa to amoniakalny roztwór tlenku srebra $(I)$ .

Dział $IV$ – Chemia gleby

Środki chemiczne odgrywają ogromną rolę w rolnictwie. Pestycydy pomagają niszczyć szkodniki, chwasty, owady, grzyby. Mogą działać odstraszająco lub wabiąco na zwierzęta, a także ułatwiają usuwanie liści. Przyczyniają się do ich wysuszania przed zbiorem oraz zmniejszania nadmiernej liczby kwiatów w sadownictwie. Ponadto stosowanie nawozów powoduje zasilanie gleby w różne makro- i mikroelementy. Oczywiście ze wszystkich tych środków rolnicy powinni korzystać zgodnie z podanymi zasadami sporządzania roztworów o określonym stężeniu, ich wzajemnego mieszania oraz – co bardzo istotne – odpowiedniego dozowania.

Polecenie 7

Oblicz, ile gramów azotanu( $V$ ) amonu ${NH}_{4} {NO}_{3}$ (o nazwie zwyczajowej saletra amonowa) należy odważyć, aby uzyskać tyle samo azotu, ile znajduje się w $40 g$ mocznika (diamidu kwasu węglowego), czyli związku o wzorze: $CO {({NH}_{2})}_{2}$ ?

W obliczeniach zastosuj masy molowe z dokładnością do jedności, natomiast wynik podaj z dokładnością do dwóch liczb po przecinku.

RKxzvDAMzzYJ9

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1JiO3G1YMqgs

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Korzystając z mas molowych mocznika i azotu, a następnie, stosując proporcje, oblicz, ile azotu znajduje się w $40 g$ $CO {({NH}_{2})}_{2}$ . Wykonaj analogiczne obliczenia przy udziale masy molowej azotanu( $V$ ) potasu.

W pierwszej kolejności należy obliczyć masy molowe obu związków.

M_{CO {(NH)}_{2}} = M_{C} + M_{O} + 2 \cdot M_{N} + 4 \cdot M_{H} = 12 \frac{g}{mol} + 16 \frac{g}{mol} + 2 \cdot 14 \frac{g}{mol} + 4 \cdot 1 \frac{g}{mol} = 60 \frac{g}{mol}

M_{{NH}_{4} {NO}_{3}} = 2 \cdot M_{N} + 4 \cdot M_{H} + 3 \cdot M_{O} = 2 \cdot 14 \frac{g}{mol} + 4 \cdot 1 \frac{g}{mol} + 3 \cdot 16 \frac{g}{mol} = 80 \frac{g}{mol}

Wiedząc, że masa molowa mocznika wynosi $60 \frac{g}{mol} - 2 \cdot 14 \frac{g}{mol}$ , masa danej substancji $40 g$ , a masa molowa azotu wynosi $14 \frac{g}{mol}$ , układamy pierwszą proporcję.

60 \frac{g}{mol} - 2 \cdot 14 \frac{g}{mol}

40 g - x

x = \frac{40 g \cdot 2 \cdot 14 \frac{g}{mol}}{60 \frac{g}{mol}} = 18,67 g

Znając masę azotu w danej próbce mocznika oraz masy molowe azotu i azotanu( $V$ ) amonu, układamy drugą proporcję.

80 \frac{g}{mol} - 2 \cdot 14 \frac{g}{mol}

y - 18,67 g

y = \frac{80 \frac{g}{mol} \cdot 18,67 g}{2 \cdot 14 \frac{g}{mol}} = 53,34 g

Taka sama masa azotu, jaka jest zawarta w $40 g$ mocznika, znajduje się w $53,34 g$ azotanu( $V$ ) amonu.

Ciekawostka

Zieleń paryska (zieleń szwajnfurcka) to podwójna sól kwasu octowego, kwasu metaersenowego $(III)$ i miedzi $(II)$ . Jest to wysoce toksyczny związek, który był pierwszym środkiem owadobójczym wykorzystywanym na dużą skalę. Zaczęto ją w tym celu stosować od połowy $XIX w .$ Substancję tę wykorzystywano głównie do walki ze stonką ziemniaczaną, ale jednocześnie stosowano ją do farbowania tkanin na kolor zielony. Wykorzystywano ją także jako zielony pigment w malarstwie – np. Vincent van Gogh Autoportret (dedykowany Paulowi Gauguinowi). Obecnie jest używana w przemyśle stoczniowym jako środek bakteriobójczy do konserwacji drewna.

R1OuEBtqCxvxT

Zdjęcie przedstawia dorosłego osobnika stonki ziemniaczanej żerującego na łodydze ziemniaka. Owad ma owalne ciało, skrzydła kremowe z równoległymi czarnymi paskami, na pozostałych częściach korpusu ciało żółte z czarnymi plamami. Długie odnóża i średniej długości masywne czułki. — Stonka ziemniaczana – pospolity szkodnik niszczący uprawy ziemniaków
Źródło: Scott Bauer, USDA ARS, edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: http://commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

iwzG8sLf1B_d5e734

Dział $V$ – Paliwa: obecnie i w przyszłości

Chemicy przez lata przyczyniali się do rozwoju energetyki i transportu, otrzymując coraz bardziej wydajne paliwa, doskonaląc źródła energii oraz materiały, z których buduje się samochody, samoloty czy statki kosmiczne. Co zrobi ludzkość, gdy skończą się paliwa kopalne? Czy rozwiązaniem będzie wykorzystanie gazu ze złóż łupkowych, czy energetyka podąży w całkiem innym kierunku?

Doświadczenie 4

Czy energia wydziela się tylko podczas spalania różnego rodzaju materiałów? Wykonajmy doświadczenie sprawdzające, czy możliwe jest otrzymanie energii na drodze reakcji perhydroluperhydrolperhydrolu} z manganianem $(VII)$ potasu. Sformułuj odpowiednie obserwacje i wnioski.

Uwaga! Doświadczenie należy przeprowadzić pod dygestorium. Podczas lekcji wykona je nauczyciel.

Jeżeli nie ma możliwości przeprowadzenia doświadczenia, obejrzyj film zamieszczony poniżej.

RMWdvfwVC2Nqd

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Czy energia wydziela się tylko podczas spalania różnego rodzaju materiałów? Wykonano doświadczenie, dzięki któremu sprawdzono, czy możliwe jest otrzymanie energii na drodze reakcji perhydrolu z manganianem $(VII)$ potasu.

Problem badawczy:

Czy w reakcji z manganianem $(VII)$ potasu wydziela się energia?

Hipoteza:

W reakcji perhydrolu z manganianem $(VII)$ potasu wydziela się duża ilość energii (jest to proces egzoenergetyczny).

Co było potrzebne:

kolba stożkowa (erlenmajerka) lub zlewka;
cylinder miarowy;
łyżka;
perhydrol;
kryształki manganianu $(VII)$ potasu.

Instrukcja:

Do kolby stożkowej wlano około $40 {cm}^{3}$ perhydrolu (roztwór $H_{2} O_{2}$ o stężeniu $30 %$ ) i ostrożnie wprowadzono kilka kryształków mangnianu $(VII)$ potasu $({KMnO}_{4})$ . Po przeprowadzeniu doświadczenia, ostrożnie sprawdzono dłonią temperaturę kolby.

Obserwacje:

Po dodaniu ${KMnO}_{4}$ do perhydrolu, rozpoczęła się bardzo gwałtowna reakcja, której towarzyszyło wydzielenie dużej ilości pary. Ciecz w kolbie przyjęła ciemnobrązowe zabarwienie, a naczynie uległo rozgrzaniu.

Wniosek:

Podsumowanie:

Nadtlenek wodoru, będący składnikiem perhydrolu, redukuje manganian $(VII)$ potasu do tlenku manganu $(IV)$ , zgodnie z równaniem reakcji:

2 {KMnO}_{4} + 3 H_{2} O_{2} \to 2 {MnO}_{2} + 2 KOH + 2 H_{2} O + 3 O_{2} ↑

Powstający tlenek manganu $(IV)$ jest katalizatorem reakcji rozkładu $H_{2} O_{2}$ :

2 H_{2} O_{2} \overset{{MnO}_{2}}{\to} 2 H_{2} O + O_{2} ↑

Reakcja ta jest silnie egzoenergetyczna, co powoduje gwałtowne wrzenie roztworu i odparowanie powstającej wody.

R12ze1cc3ulaf

Film <math aria‑label="pod tytułem">pt. Czy energia powstaje tylko w procesie spalania materiałów?
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 8

RJCvrzwxRtSyr

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Obserwacje:

Jakie zmiany nastąpiły w układzie po dodaniu ${KMnO}_{4}$ do perhydrolu? Czy podczas reakcji wydzieliło się ciepło (energia)?

Wnioski:

Jakie wnioski można wyciągnąć na podstawie zaobserwowanych zmian?

Obserwacje:

Po dodaniu ${KMnO}_{4}$ do perhydrolu rozpoczęła się bardzo gwałtowna reakcja, której towarzyszyło wydzielenie dużej ilości pary. Ciecz w kolbie przyjęła ciemnobrązowe zabarwienie, a naczynie uległo rozgrzaniu.

Wnioski:

W reakcji ${KMnO}_{4}$ i perhydrolu dochodzi do powstania dużej ilości energii. Jest to proces egzoenergetyczny.

Podsumowanie:

Nadtlenek wodoru, będący składnikiem perhydrolu, redukuje manganian $(VII)$ potasu do tlenku manganu $(IV)$ , zgodnie z równaniem reakcji:

2 {KMnO}_{4} + 3 H_{2} O_{2} \to 2 {MnO}_{2} + 2 KOH + 2 H_{2} O + 3 O_{2} ↑

Powstający tlenek manganu $(IV)$ jest katalizatorem reakcji rozkładu $H_{2} O_{2}$ :

2 H_{2} O_{2} \overset{{MnO}_{2}}{\to} 2 H_{2} O + O_{2} ↑

Reakcja ta jest silnie egzoenergetyczna, co powoduje gwałtowne wrzenie roztworu i odparowanie powstającej wody.

Polecenie 8

R1ESUMygRWPlr

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R13AdT6JhwZf7

Zdjęcie przedstawia reakcję chemiczną perhydrolu z manganianem siedem potasu. Stojąca na białym blacie zlewka pełna jest brązowobeżowej kipiącej substancji, z której unosi się słup gęstego, białego dymu. Na ściankach naczynia i dookoła niego na blacie są też brązowe ślady kropel, dowód na to, że podczas reakcji dochodziło do silnych rozprysków. — Chemiczna lokomotywa
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

iwzG8sLf1B_d5e839

Dział $VI$ – Chemia opakowań i odzieży

W wielu miejscach nasza planeta wygląda jak wielkie wysypisko śmieci. Kupujemy coraz więcej i często są to towary, z których korzystamy tylko przez krótki czas. Przykładem mogą być artykuły spożywcze w opakowaniach jednorazowego użytku, jak i zawartość naszej szafy z odzieżą, kiedy próbujemy nadążyć za ciągle zmieniającą się modą. Częściej wybieramy wyroby z tworzyw sztucznych, które dzięki dużej konkurencji na rynku są dla nas coraz atrakcyjniejsze, choć niekorzystnie wpływają na środowisko naturalne. Kto zastanawia się nad tym, ile odpadów codzienne się wyrzuca? Co zrobić z tą górą śmieci? Zalegają one nie tylko w pobliżu dużych aglomeracji miejskich – często trafiają też do mórz i oceanów. Zgromadziliśmy ich całkiem sporo także w przestrzeni kosmicznej.

R5ejgp7xfU9kI

Zdjęcie przedstawia dzikie wysypisko śmieci. Na pierwszym planie znajduje się spore wzgórze usypane z nieposortowanych odpadów, nad którym unoszą się ptaki. Daleko w tle wzgórza, niebieskie niebo. Pomiędzy wysypiskiem, a wzgórzami widoczna jest tafla dużego jeziora lub morskiej zatoki. — Dzikie wysypisko śmieci
Źródło: Gonzalo Bauluz, edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: http://commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

Ciekawostka

Czy wiesz, że zużyty telefon komórkowy może być źródłem wartościowych surowców przemysłowych? Do wyprodukowania jednego telefonu komórkowego wykorzystywane jest $34 mg$ złota, ale już w $40$ telefonach znajduje się go tyle, ile może znajdować się w jednej tonie rudy, z której pozyskuje się ten pierwiastek. Agencja Ochrony Środowiska (EPA) szacuje, że w jednym milionie telefonów komórkowych znajduje się blisko $16$ ton miedzi, $350 kg$ srebra, $34 kg$ złota i $15 kg$ palladu, a także inne metale. Pomimo coraz większej świadomości ekologicznej konsumentów oraz rozwojowi technik recyklingu, nadal nie jest możliwe odzyskanie $100 %$ surowców wykorzystanych w produkcji.

iwzG8sLf1B_d5e939

3. Chemia jako nauka z przyszłością

Nauka chemii w szkole średniej pozwoli wam lepiej zrozumieć otaczający świat, ułatwi dokonywanie wyborów, co do produktów używanych w życiu codziennym, oraz przyczyni się do wzrostu wrażliwości ekologicznej. Szwajcarski chemik Richard Robert ErnstRichard Robert ErnstRichard Robert Ernst, dzięki któremu w medycynie można diagnozować wiele chorób metodą rezonansu magnetycznego, powiedział: Przemysł chemiczny jest dzisiaj filarem ludzkiej cywilizacji i kultury. Bez przemysłu chemicznego społeczność ludzka, w obecnych i przyszłych formach, jest nie do pomyślenia. Te słowa, w pewnym sensie, podkreślają, że chemia tworzy otaczający nas świat.

iwzG8sLf1B_d5e970

Podsumowanie

Chemia to nauka, która zajmuje się badaniem składu i budowy substancji, ich przemian oraz warunków, w jakich zachodzą.
Należy przestrzegać regulaminu pracowni chemicznej, ponieważ wiele stosowanych tam substancji może stwarzać zagrożenie zdrowia i życia człowieka.
Wykonywanie doświadczeń chemicznych wymaga znajomości kart charakterystyki substancji oraz przepisów $BHP$ .
Nieodzowną pomocą podczas nauki tego przedmiotu jest układ okresowy pierwiastków chemicznych.

Praca domowa

Polecenie 9.1

Uzasadnij stwierdzenie, że soda oczyszczona ( ${NaHCO}_{3}$ ) to związek o wszechstronnym zastosowaniu.

R1QYyvS7s2cAA

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

iwzG8sLf1B_d5e1024

Biogramy

Frederick Banting1941.02.21Poniósł śmierć w wyniku katastrofy lotniczej (lot do Anglii)1891.11.14Alliston/Ontario (Kanada)

R11DeuUCjxCyc1

Czarno‑biała fotografia Fredericka Bantinga. Przedstawia mężczyznę o ciemnych włosach ubranego w biały fartuch laboratoryjny. Na twarzy założone ma owlane okulary w cienkiej oprawie. — Źródło: Arthur S. Goss, edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: http://commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Frederick Banting

14.11.1891 Alliston/Ontario (Kanada) – 21.02.1941 Poniósł śmierć w wyniku katastrofy lotniczej (lot do Anglii)

Z wykształcenia lekarz (specjalizował się w pediatrii). Pracował również jako wykładowca farmakologii na Uniwersytecie w Toronto. Jego największym osiągnięciem było w $1922 r.$ odkrycie insuliny (wspólnie ze swoim asystentem – Charlesem Bestem), za co w $1923 r.$ otrzymał Nagrodę Nobla.

Charles Herbert Best1978.03.31Toronto (Kanada)1899.02.27West Pembroke/Ontario (Kanada)

R1X5vS0voJdxs1

Fotografia Charlesa Herberta Besta wykonana w odcieniach sepii. Przedstawia siedzącego mężczyznę ubranego w garnitur. — Źródło: edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Charles Herbert Best

27.02.1899 West Pembroke/Ontario (Kanada) – 31.03.1978 Toronto (Kanada)

Kanadyjski fizjolog, współodkrywca insuliny w $1922 r .$ Po $II$ wojnie światowej pracował jako naukowy ekspert w Światowej Organizacji Zdrowia (WHO).

Adolf Butenandt1995.01.18Monachium (Niemcy)1903.03.24Bremerhaven‑Wesermünde (Niemcy)

R1dDJQjD7lsEt1

Czarnobiałe malowidło wykonane na bazie fotografii Adolfa Butenandta. Przedstawia popiersie mężczyzny ubranego w ciemny granitur. — Źródło: epodręczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

Adolf Butenandt

24.03.1903 Bremerhaven‑Wesermünde (Niemcy) – 18.01.1995 Monachium (Niemcy)

Niemiecki biochemik, który w swojej pracy naukowej zajmował się głównie badaniem nad hormonami płciowymi i substancjami wabiącymi u owadów. Za badania nad hormonami płciowymi i syntezę hormonów ludzkich w $1939 r .$ otrzymał Nagrodę Nobla (wspólnie z chorwackim chemikiem – Leopoldem Ružičką).

Jan Czochralski1953.04.22Poznań (Polska)1885.10.23Kcynia (Polska)

Rlv08Ap1ddCSS1

Mocno zniszczona i przepalona czarnobiała fotografia Jana Czochralskiego. Przedstawia siedzącego bokiem do kadru mężczyznę ubranego w garnitur. W rękach mężczyzna trzyma otwartą książkę, którą czyta. — Źródło: edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Jan Czochralski

23.10.1885 Kcynia (Polska) – 22.04.1953 Poznań (Polska)

Był znanym chemikiem i metalurgiem, twórcą szeregu nowych metod badawczych i patentów (np. stop zwany metalem B, który znalazł zastosowanie w kolejnictwie). Największym jego osiągnięciem było opracowanie metody otrzymywania monokryształu krzemu. Uchwałą Sejmu RP rok 2013 został nazwany Rokiem Jana Czochralskiego.

Richard Robert Ernst2021.06.04Winterthur (Szwajcaria)1933.08.14Winterthur (Szwajcaria)

RPW52cM50UvJ01

Kolorowa fotografia Richarda Roberta Ernsta. Na fotografii przedstawiono popiersie starszego mężczyzny o siwych włosach, ubranego w białą koszulę. Założone ma okulary o cienkiej złotej oprawie. Mężczyzna delikatnie się uśmiecha. — Źródło: epodręczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

Richard Robert Ernst

14.08.1933 Winterthur (Szwajcaria) – 04.06.2021 Winterthur (Szwajcaria)

Chemik, którego największym osiągnięciem był rozwój metody badań za pomocą magnetycznego rezonansu jądrowego, za co w $1991 r .$ otrzymał Nagrodę Nobla.

Ira Remsen1927.03.04Carmel/Kalifornia (USA)1846.02.10Nowy Jork (USA)

R11ReE0Q92eyD1

Czarnobiała, mocno ziarnista fotografia Iry Remsena. Na fotografii przedstawiono popiersie starszego mężczyzny ubranego w garnitur. Mężczyzna ma założone owalne niewielkie okulary. Na twarzy ma bujny jasny zarost. — Źródło: edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Ira Remsen

10.02.1846 Nowy Jork (USA) – 04.03.1927 Carmel/Kalifornia (USA)

Po ukończeniu medycyny nie podjął pracy na stanowisku lekarza, ale wyjechał do Niemiec, gdzie studiował chemię. W $1879 r .$ założył czasopismo naukowe (American Chemical Society), które redagował przez $35$ lat. Największym jego osiągnięciem było odkrycie w tym samym roku, wspólnie z Constantinem Fahlbergiem, sacharyny (sztucznego środka słodzącego, który jest $300 - 500$ razy słodszy od sacharozy).

Słownik

BHP

skrót określający zbiór zasad i przepisów dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy, a także niezależna dziedzina wiedzy zajmująca się określaniem warunków pracy

feromony

związki chemiczne wydzielane i wyczuwane przez zwierzęta i rośliny w celu przekazywania informacji (komunikacji)

insulina

hormon peptydowy mający podstawowe znaczenie w przemianie cukrów, białek i tłuszczów

monokryształ

ciało krystaliczne odznaczające się jednakową orientacją sieci krystalicznej, niezależnie od wielkości kryształu

pasywacja

proces przeprowadzania substancji w stan pasywny; proces pasywacji dotyczy głównie metali, pokrywających się szczelną powłoką, która chroni je przed dalszymi reakcjami w danym środowisku oraz izoluje metal od substancji, które go otaczają

perhydrol

wodny roztwór nadtlenku wodoru ( $H_{2} O_{2}$ ) o stężeniu około $30 %$

surowce mineralne

skały i minerały wykorzystywane przez człowieka w różnych dziedzinach życia

iwzG8sLf1B_d5e1702

Ćwiczenia

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

Rmv8dpbfmgnSf

Źródło: dostępny w internecie: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

R1GyTWpnIpUWz

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 2

R88kEzocud8sU

Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

R58P2IEhZw4rn

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 3

RmSrzgnYQFxX6

Źródło: dostępny w internecie: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

R1ajadsngL3oy

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 4

Zaznacz poprawne odpowiedzi.

R14j57n5hC7xY1

Na lekcji chemii uczniowie poznawali właściwości fizyczne i chemiczne wybranych substancji. Które z nich zalicza się do właściwości fizycznych?

Stan skupienia.
Zapach.
Smak.
Barwa.
Połysk.
Palność.
Rozpuszczalność.
Zachowanie się wobec innych substancji.
Twardość.
Toksyczność.
Reaktywność.
Temperatura wrzenia i topnienia.
Kowalność.
Zdolność do korozji.
Gęstość.
Higroskopijność.
Lepkość.
Przewodnictwo prądu i ciepła.

Źródło: Grażyna Makles, Anna Florek, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 5

Rf4rGUoUCcSDm1

Rozwiąż krzyżówkę.

Nazwa 92. pierwiastka w układzie okresowym.
Nazwa poziomych szeregów układu okresowego.
Popularny wskaźnik do określania odczynu zasadowego.
Rodowe nazwisko jedynej kobiety, która dwukrotnie otrzymała Nagrodę Nobla.
Inna nazwa reakcji rozkładu.
Barwa, jaką przyjmuje uniwersalny papierek wskaźnikowy w kwasach.
Urządzenie elektroniczne stosowane do wyznaczania odczynu roztworu.
Proces, jakiemu ulega białko jaja kurzego na patelni.
Główny produkt procesu polimeryzacji lub polikondensacji.
Szklana lub wytworzona z tworzywa sztucznego rurka, która służy do odmierzania i przenoszenia cieczy.
Odmiany tego samego pierwiastka różniące się liczbą neutronów w jądrze atomowym.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Źródło: Grażyna Makles, Anna Florek, licencja: CC BY 3.0.

Rsp2DXNRw0HLp

Uzupełnij poniższe zdania. 1. Nazwa 92. pierwiastka w układzie okresowym to 1. Skłodowska, 2. analiza, 3. denaturacja, 4. izotopy, 5. czerwona, 6. uran, 7. fenoloftaleina, 8. okresy, 9. pehametr, 10. polimer, 11. pipeta.
2. Nazwa poziomych szeregów układu okresowego to 1. Skłodowska, 2. analiza, 3. denaturacja, 4. izotopy, 5. czerwona, 6. uran, 7. fenoloftaleina, 8. okresy, 9. pehametr, 10. polimer, 11. pipeta.
3. Popularny wskaźnik do określania odczynu zasadowego to 1. Skłodowska, 2. analiza, 3. denaturacja, 4. izotopy, 5. czerwona, 6. uran, 7. fenoloftaleina, 8. okresy, 9. pehametr, 10. polimer, 11. pipeta
4. Rodowe nazwisko jedynej kobiety, która dwukrotnie otrzymała Nagrodę Nobla to 1. Skłodowska, 2. analiza, 3. denaturacja, 4. izotopy, 5. czerwona, 6. uran, 7. fenoloftaleina, 8. okresy, 9. pehametr, 10. polimer, 11. pipeta.
5. Inna nazwa reakcji rozkładu to 1. Skłodowska, 2. analiza, 3. denaturacja, 4. izotopy, 5. czerwona, 6. uran, 7. fenoloftaleina, 8. okresy, 9. pehametr, 10. polimer, 11. pipeta
6. Barwa, jaką przyjmuje uniwersalny papierek wskaźnikowy w kwasach to barwa 1. Skłodowska, 2. analiza, 3. denaturacja, 4. izotopy, 5. czerwona, 6. uran, 7. fenoloftaleina, 8. okresy, 9. pehametr, 10. polimer, 11. pipeta.
7. Urządzenie elektroniczne stosowane do wyznaczania odczynu roztworu to 1. Skłodowska, 2. analiza, 3. denaturacja, 4. izotopy, 5. czerwona, 6. uran, 7. fenoloftaleina, 8. okresy, 9. pehametr, 10. polimer, 11. pipeta.
8. Proces, jakiemu ulega białko jaja kurzego na patelni to 1. Skłodowska, 2. analiza, 3. denaturacja, 4. izotopy, 5. czerwona, 6. uran, 7. fenoloftaleina, 8. okresy, 9. pehametr, 10. polimer, 11. pipeta.
9. Główny produkt procesu polimeryzacji lub polikondensacji to 1. Skłodowska, 2. analiza, 3. denaturacja, 4. izotopy, 5. czerwona, 6. uran, 7. fenoloftaleina, 8. okresy, 9. pehametr, 10. polimer, 11. pipeta.
10. Szklana lub wytworzona z tworzywa sztucznego rurka, która służy do odmierzania i przenoszenia cieczy to 1. Skłodowska, 2. analiza, 3. denaturacja, 4. izotopy, 5. czerwona, 6. uran, 7. fenoloftaleina, 8. okresy, 9. pehametr, 10. polimer, 11. pipeta.
11. Odmiany tego samego pierwiastka różniące się liczbą neutronów w jądrze atomowym to 1. Skłodowska, 2. analiza, 3. denaturacja, 4. izotopy, 5. czerwona, 6. uran, 7. fenoloftaleina, 8. okresy, 9. pehametr, 10. polimer, 11. pipeta.

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 6

R1No2GUWMFtkc1

Ustal właściwą kolejność postępowania uczniów, którzy podczas zajęć laboratoryjnych badali zachowanie się soli amonowej w obecności wodorotlenku sodu, dysponując wyżej wymienionymi odczynnikami, papierkiem wskaźnikowym, probówką, łapą do probówek i palnikiem gazowym.

Sprzątamy stanowisko pracy i myjemy ręce.
Do probówki, w której znajduje się chlorek amonu dodajemy ok. $2 {cm}^{3}$ roztworu wodorotlenku sodu.
Probówkę ogrzewamy w płomieniu palnika, pamiętając o trzymaniu jej tak, aby nie stwarzała zagrożenia dla żadnej osoby znajdującej się w laboratorium.
Zapoznajemy się z instrukcją wykonania doświadczenia i kartami charakterystyki używanych substancji.
Zakładamy fartuch, okulary i rękawice ochronne.
Na suchy brzeg probówki zawieszamy zwilżony wodą papierek wskaźnikowy.
Obserwujemy zmiany zachodzące na papierku wskaźnikowym.
Sprawdzamy zapach wydzielającego się gazu, kierując pary znad probówki w stronę nosa.

Źródło: Grażyna Makles, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 7

Oblicz, ile cząsteczek bombikolu znajdowało się w $6,4 mg$ próbki, którą otrzymał Butenandt, skoro trylion cząsteczek tego związku ma masę około ${4·10}^{-4} g$ .

R1ZTtix15GnKa

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R129MiwAxpZKW

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Trylion to liczba o wartości $10^{18}$ .

Rozwiązywanie zadania rozpoczynamy od przeliczenia jednostek i ujednolicenia zapisu stosowanych wartości liczbowych.

6,4 mg = 0,0064 g

4 \cdot 10^{- 4} g = 0,0004 g

Wiedząc, że trylion cząsteczek bombikolu ma masę $0,0004 g$ , dzielimy masę próbki uzyskaną przez Butenandta przez masę tryliona cząsteczek.

0,0064 g \div 0,0004 g = 16

W próbce uzyskanej przez naukowca znajdowało się $16$ trylionów cząsteczek bombikolu, czyli $16 \cdot 10^{18}$ .

Ćwiczenie 8

R1LzrmoSwVtAa

Assign the correct description to undermentioned compounds. glucose Możliwe odpowiedzi: 1. one of an air component; is used to make a soda drinks, 2. alkaloid present in cocoa and chocolate; highly toxic for pets (especially for dogs), 3. simply sugar; the main source of energy for the human body, 4. also known as baking soda; widely used compound (e.g. for cooking, cleaning, removing unpleasant smell), 5. known as salt; it gives food a salty taste, 6. alkaloid present in coffee and tea; the central nervous system stimulant, reduce feeling of tiredness and sleepiness sodium chloride Możliwe odpowiedzi: 1. one of an air component; is used to make a soda drinks, 2. alkaloid present in cocoa and chocolate; highly toxic for pets (especially for dogs), 3. simply sugar; the main source of energy for the human body, 4. also known as baking soda; widely used compound (e.g. for cooking, cleaning, removing unpleasant smell), 5. known as salt; it gives food a salty taste, 6. alkaloid present in coffee and tea; the central nervous system stimulant, reduce feeling of tiredness and sleepiness caffeine Możliwe odpowiedzi: 1. one of an air component; is used to make a soda drinks, 2. alkaloid present in cocoa and chocolate; highly toxic for pets (especially for dogs), 3. simply sugar; the main source of energy for the human body, 4. also known as baking soda; widely used compound (e.g. for cooking, cleaning, removing unpleasant smell), 5. known as salt; it gives food a salty taste, 6. alkaloid present in coffee and tea; the central nervous system stimulant, reduce feeling of tiredness and sleepiness theobromine Możliwe odpowiedzi: 1. one of an air component; is used to make a soda drinks, 2. alkaloid present in cocoa and chocolate; highly toxic for pets (especially for dogs), 3. simply sugar; the main source of energy for the human body, 4. also known as baking soda; widely used compound (e.g. for cooking, cleaning, removing unpleasant smell), 5. known as salt; it gives food a salty taste, 6. alkaloid present in coffee and tea; the central nervous system stimulant, reduce feeling of tiredness and sleepiness sodium bicarbonate Możliwe odpowiedzi: 1. one of an air component; is used to make a soda drinks, 2. alkaloid present in cocoa and chocolate; highly toxic for pets (especially for dogs), 3. simply sugar; the main source of energy for the human body, 4. also known as baking soda; widely used compound (e.g. for cooking, cleaning, removing unpleasant smell), 5. known as salt; it gives food a salty taste, 6. alkaloid present in coffee and tea; the central nervous system stimulant, reduce feeling of tiredness and sleepiness carbon dioxide Możliwe odpowiedzi: 1. one of an air component; is used to make a soda drinks, 2. alkaloid present in cocoa and chocolate; highly toxic for pets (especially for dogs), 3. simply sugar; the main source of energy for the human body, 4. also known as baking soda; widely used compound (e.g. for cooking, cleaning, removing unpleasant smell), 5. known as salt; it gives food a salty taste, 6. alkaloid present in coffee and tea; the central nervous system stimulant, reduce feeling of tiredness and sleepiness

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Glossary

Bibliografia

Jones L., Atkins P., Chemia ogólna – cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2009.

Piktogramy - rodzaje, online: https://clp.gov.pl/clp/pl/oznakowanie/piktogramy/, dostęp: 08.09.2021.

bg‑gray3

Notatnik

RkMHkXg8V6ubX

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ira Remsen1927.03.04Carmel/Kalifornia (USA)1846.02.10Nowy Jork (USA)

R11ReE0Q92eyD1

Ira Remsen

10.02.1846 Nowy Jork (USA) – 04.03.1927 Carmel/Kalifornia (USA)

Jan Czochralski1953.04.22Poznań (Polska)1885.10.23Kcynia (Polska)

Rlv08Ap1ddCSS1

Jan Czochralski

23.10.1885 Kcynia (Polska) – 22.04.1953 Poznań (Polska)

Adolf Butenandt1995.01.18Monachium (Niemcy)1903.03.24Bremerhaven‑Wesermünde (Niemcy)

R1dDJQjD7lsEt1