1. Chemia jako nauka: ścisła, przyrodnicza i eksperymentalna

Już w gimnazjum dowiedzieliście się, że chemia to nauka, która zajmuje  się badaniem składu i budowy substancji, ich przemianami oraz warunkami, w jakich one 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.

RWrEFmgYZw11x1

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. Regulamin zawiera trzynaście punktów dotyczących osób uprawnionych do przebywania na ich terenie, ich sposobu zachowania, warunków do przeprowadzania doświadczeń, samego przebiegu eksperymentów oraz postępowania ze sprzętem i odczynnikami. Wyszczególnione są też ogólne zasady postępowania w razie wypadków.

RfzhQJZ4k9c3b1

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. Regulamin zawiera dwanaście punktów dotyczących przygotowań do przeprowadzania doświadczenia, przebiegu eksperymentów, postępowania z substancjami szkodliwymi dla zdrowia, metodami ogrzewania substancji w probówkach, sposobów badania zapachów badanych odczynników oraz postępowania po zakończeniu eksperymentu.

Polecenie 1

Na opakowaniach wielu artykułów kupowanych w sklepach znajdują się piktogramy. Który z poniższych znaków powinien znajdować się na opakowaniu środka do czyszczenia toalet, a który – na buteleczce lakieru do paznokci?

R9hrGPV5q8ozS1

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.

Wskazówka

Środki do czyszczenia toalet mogą zawierać np. stężone kwasy, a głównym składnikiem lakieru do paznokci jest ester (octan etylu).

Mając podstawową wiedzę na temat przeprowadzania doświadczeń, wykonajmy prosty eksperyment pt.: „Chemia czy magia”?

Doświadczenie 1

Doświadczenie to wykona na lekcji nauczyciel.

Problem badawczy

Badanie odwracalności procesów zachodzących pomiędzy glukozą i błękitem metylenowym w środowisku zasadowym.

Hipoteza

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

Co będzie potrzebne

• woda destylowana,

• stały wodorotlenek sodu,

• glukoza,

• błękit metylenowy,

• kolba miarowa o pojemności 100 cmIndeks górny 3³,

• waga laboratoryjna,

• 2 naczyńka wagowe,

• 2 łyżki,

• lejek,

• pipeta Pasteura,

• cylinder miarowy.

Instrukcja

1. Na wadze laboratoryjnej odważ ok. 1 g wodorotlenku sodu i 4 g glukozy.

2. Do kolby miarowej o pojemności 100 cmIndeks górny 3³ wprowadź ok. 75 cmIndeks górny 3³ wody destylowanej, dodaj wcześniej odważone substancje. Kolbę zamknij korkiem i zamieszaj, aż rozpuszczą się wsypane odczynniki.

3. Następnie powoli dodawaj kilka kropli błękitu metylenowego, aż roztwór przyjmie niebieską barwę, która jednak po chwili zanika.

4. Chcąc ponownie uzyskać niebieskie zabarwienie, potrząśnij kolbą.

5. Barwa jest nietrwała, ale poprzez potrząsanie naczyniem możesz wielokrotnie zmieniać barwę roztworu.

Podsumowanie

R106V71yJyQLO1

Ilustracja przedstawia dwa zdjęcia kolbek laboratoryjnych na tle blatu i ściany wyłożonych 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.

*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.

R1Ju5QwHhTMWg1

Film rozpoczyna ujęcie stołu laboratoryjnego z zawartością i postacią demonstratora widoczną w tle od szyi do pasa. Na stole, licząc od lewej strony, znajdują się kolejno: zakręcona butelka z białym proszkiem i widocznym nad nią napisem Glukoza, mała buteleczka z błękitną substancją płynną, zakręcona butelka z białymi grudkami i widocznym nad nią napisem NaOH oraz cylinder miarowy, czyli menzurka z wodą destylowaną. Wszystkie przedmioty ukazane zostają następnie w zbliżeniu. Zmiana ujęcia, widoczny inny fragment stołu, a na nim menzurka z wodą, szklany lejek obrócony do góry dnem, zamknięta kolbka miarowa, łyżki laboratoryjne, pipeta oraz cyfrowa waga laboratoryjna z dwoma naczyńkami wagowymi z przodu. Następuje zmiana ujęcia, demonstrator do naczyńka stojącego już na wadze nasypuje wodorotlenek sodu. Kamera pokazuje w zbliżeniu wyświetlacz wagi, na którym pokazywana jest wartość 1 gram. Sekwencja z odmierzaniem powtarza się, ale tym razem dozowana jest glukoza. Wyświetlacz wagi wskazuje 4 gramy. Zmiana ujęcia, pokazany zostaje stół laboratoryjny i część sprzętu. Demonstrator przesuwa w swoim kierunku kolbę miarową, wkłada do niej lejek i z cylindra miarowego wlewa wodę destylowaną, a następnie wsypuje wcześniej odważone substancje stałe. Kolbę zamyka korkiem i wytrząsa. Zmiana ujęcia. Demonstrator otwiera ponownie kolbę i dodaje do roztworu kilka kropli ciemnoniebieskiej cieczy za pomocą pipety Pasteura. Roztwór w kolbie przyjmuje niebieskie zabarwienie, lecz po chwili barwa staje się coraz jaśniejsza, aż w końcu roztwór jest bezbarwny. Demonstrator zatyka kolbę korkiem, a następnie bierze kolbę do ręki i mocno wytrząsa. Roztwór wybarwia się na niebiesko. Chemik kładzie kolbę na stole i barwa znowu zanika. Następuje powtórne wstrząśnięcie kolbki z zawartością z takim samym efektem.

Film rozpoczyna ujęcie stołu laboratoryjnego z zawartością i postacią demonstratora widoczną w tle od szyi do pasa. Na stole, licząc od lewej strony, znajdują się kolejno: zakręcona butelka z białym proszkiem i widocznym nad nią napisem Glukoza, mała buteleczka z błękitną substancją płynną, zakręcona butelka z białymi grudkami i widocznym nad nią napisem NaOH oraz cylinder miarowy, czyli menzurka z wodą destylowaną. Wszystkie przedmioty ukazane zostają następnie w zbliżeniu. Zmiana ujęcia, widoczny inny fragment stołu, a na nim menzurka z wodą, szklany lejek obrócony do góry dnem, zamknięta kolbka miarowa, łyżki laboratoryjne, pipeta oraz cyfrowa waga laboratoryjna z dwoma naczyńkami wagowymi z przodu. Następuje zmiana ujęcia, demonstrator do naczyńka stojącego już na wadze nasypuje wodorotlenek sodu. Kamera pokazuje w zbliżeniu wyświetlacz wagi, na którym pokazywana jest wartość 1 gram. Sekwencja z odmierzaniem powtarza się, ale tym razem dozowana jest glukoza. Wyświetlacz wagi wskazuje 4 gramy. Zmiana ujęcia, pokazany zostaje stół laboratoryjny i część sprzętu. Demonstrator przesuwa w swoim kierunku kolbę miarową, wkłada do niej lejek i z cylindra miarowego wlewa wodę destylowaną, a następnie wsypuje wcześniej odważone substancje stałe. Kolbę zamyka korkiem i wytrząsa. Zmiana ujęcia. Demonstrator otwiera ponownie kolbę i dodaje do roztworu kilka kropli ciemnoniebieskiej cieczy za pomocą pipety Pasteura. Roztwór w kolbie przyjmuje niebieskie zabarwienie, lecz po chwili barwa staje się coraz jaśniejsza, aż w końcu roztwór jest bezbarwny. Demonstrator zatyka kolbę korkiem, a następnie bierze kolbę do ręki i mocno wytrząsa. Roztwór wybarwia się na niebiesko. Chemik kładzie kolbę na stole i barwa znowu zanika. Następuje powtórne wstrząśnięcie kolbki z zawartością z takim samym efektem.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Film rozpoczyna ujęcie stołu laboratoryjnego z zawartością i postacią demonstratora widoczną w tle od szyi do pasa. Na stole, licząc od lewej strony, znajdują się kolejno: zakręcona butelka z białym proszkiem i widocznym nad nią napisem Glukoza, mała buteleczka z błękitną substancją płynną, zakręcona butelka z białymi grudkami i widocznym nad nią napisem NaOH oraz cylinder miarowy, czyli menzurka z wodą destylowaną. Wszystkie przedmioty ukazane zostają następnie w zbliżeniu. Zmiana ujęcia, widoczny inny fragment stołu, a na nim menzurka z wodą, szklany lejek obrócony do góry dnem, zamknięta kolbka miarowa, łyżki laboratoryjne, pipeta oraz cyfrowa waga laboratoryjna z dwoma naczyńkami wagowymi z przodu. Następuje zmiana ujęcia, demonstrator do naczyńka stojącego już na wadze nasypuje wodorotlenek sodu. Kamera pokazuje w zbliżeniu wyświetlacz wagi, na którym pokazywana jest wartość 1 gram. Sekwencja z odmierzaniem powtarza się, ale tym razem dozowana jest glukoza. Wyświetlacz wagi wskazuje 4 gramy. Zmiana ujęcia, pokazany zostaje stół laboratoryjny i część sprzętu. Demonstrator przesuwa w swoim kierunku kolbę miarową, wkłada do niej lejek i z cylindra miarowego wlewa wodę destylowaną, a następnie wsypuje wcześniej odważone substancje stałe. Kolbę zamyka korkiem i wytrząsa. Zmiana ujęcia. Demonstrator otwiera ponownie kolbę i dodaje do roztworu kilka kropli ciemnoniebieskiej cieczy za pomocą pipety Pasteura. Roztwór w kolbie przyjmuje niebieskie zabarwienie, lecz po chwili barwa staje się coraz jaśniejsza, aż w końcu roztwór jest bezbarwny. Demonstrator zatyka kolbę korkiem, a następnie bierze kolbę do ręki i mocno wytrząsa. Roztwór wybarwia się na niebiesko. Chemik kładzie kolbę na stole i barwa znowu zanika. Następuje powtórne wstrząśnięcie kolbki z zawartością z takim samym efektem.

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. Przed nami 6 działów tematycznych.

R1ScR7i9xeRh71

Ilustracja przedstawia schemat tematyki wykorzystany w tym podręczniku do chemii. Rozpoczyna się on zielonym polem z napisem Nazwy działów, od którego odchodzą dwie linie strzałek wiodących w dół i wyznaczających w ten sposób dwie linie tematyczne. Lewa kolumna odpowiada zawartości działu Chemia dnia codziennego i zawiera trzy punkty, z których każdy jest reprezentowany przez osobny niebieski prostokąt z numerem, nazwą i ilustracją. Są to, licząc od góry w dół: Mineralne skarby Ziemi, Chemia środków czystości oraz Chemia a zdrowie i chemia w kuchni. Prawa kolumna odpowiada zawartości działu Chemia dla przyszłości, ma podobną strukturę, a więc trzy niebieskie pola połączone ze sobą zielonymi strzałkami prowadzącymi w dół, na każdym polu numer i tytuł: Chemia gleby, Paliwa obecnie i w przyszłości oraz Chemia opakowań i odzieży.

Dział I

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. Czy słyszeliście kiedyś o metodzie 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 roku, to najstarszy i do dzisiaj jedyny znany sposób na otrzymywanie tego typu materiałów.

R4gn3UsfhrDYf1

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.

A co się stanie, jeśli przez przypadek do roztworu siarczanu(VI) miedzi(II), w którym zanurzono folię aluminiową, wsypiemy nieco soli kuchennej (chlorku sodu)?

Doświadczenie 2

Problem badawczy

Badanie wpływu chlorku sodu na reakcję siarczanu(VI) miedzi(II) z glinem.

Hipoteza

Glin jest metalem bardziej aktywnym od miedzi, więc powinien wypierać miedź z roztworu ${\text{CuSO}}_{\text{4(aq)}}$.

Co będzie potrzebne

• roztwór siarczanu(VI) miedzi(II),

• folia aluminiowa,

• chlorek sodu,

• zlewka,

• cylinder miarowy,

• łyżeczka.

Instrukcja

1. Do zlewki nalej ok. 20 cmIndeks górny 3³ roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) i włóż kawałek folii aluminiowej, tak aby wystawała ponad naczynie. Obserwuj, czy zachodzą jakieś zmiany.

2. Następnie do roztworu dodaj szczyptę chlorku sodu. Czy teraz widoczne są jakieś zmiany?

Podsumowanie

R1YlpZ6fknYuH1

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.

Po zanurzeniu folii aluminiowej do roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) nie obserwujemy żadnych objawów reakcji chemicznej. Glin jest metalem bardziej aktywnym od miedzi, ale na powietrzu pasywujepasywacjapasywuje. 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 i glin zaczyna gwałtownie reagować (roztwarza się), przeprowadzając jony miedzi w metal. Niebieski roztwór siarczanu(VI) miedzi(II) ciemnieje, po czym na dnie zlewki gromadzi się ciemnoczerwony osad wytrąconej metalicznej miedzi.

ROWDU1uL29R5k1

Film rozpoczyna się ujęciem stołu laboratoryjnego, na którym leży porcelanowa łyżka, obok niej szeroka i płaska zlewka z białą substancją, a po prawej stronie wąska wysoka zlewka z niebieskim roztworem. Demonstrator umieszcza w zlewce z niebieską cieczą zwinięty w rulon arkusz folii aluminiowej. Następuje zbliżenie na zlewkę z niebieskim płynem i kawałkiem folii. Ujęcie zastępuje widok tablicy z szeregiem elektrochemicznym metali, w którym pierwiastki ułożono w kolejności od potencjałów standardowych ujemnych u góry do potencjałów dodatnich na dole. Przy symbolu glinu Al, zajmującemu czwartą pozycją od góry z wartością -1,69 pojawia się czarna strzałka. Druga czarna strzałka pojawia się przy symbolu Cu zajmującemu czwartą pozycję od dołu z wartością +0,34. Pomiędzy tymi pierwiastkami na liście znajduje się większość, bo dwanaście z dwudziestu pierwiastków. Następuje powrót do ujęcia stołu laboratoryjnego. Dłoń demonstratora w rękawiczce ochronnej nabiera z drugiej zlewki łyżeczką nieco soli i wsypuje do niebieskiego roztworu. Następuje zbliżenie zlewki z roztworem i rulonem folii aluminiowej. Po kilku sekundach zaczyna się reakcja, która przebiega coraz gwałtowniej. Folia ciemnieje i kurczy się, ciemnieje również roztwór, czemu towarzyszy intensywne wydzielanie się gazu i wytrącanie ciemnego osadu. Osad osiada również na bocznej ściance naczynia, dzięki czemu widać, że jest on rdzawoczerwony.

Film rozpoczyna się ujęciem stołu laboratoryjnego, na którym leży porcelanowa łyżka, obok niej szeroka i płaska zlewka z białą substancją, a po prawej stronie wąska wysoka zlewka z niebieskim roztworem. Demonstrator umieszcza w zlewce z niebieską cieczą zwinięty w rulon arkusz folii aluminiowej. Następuje zbliżenie na zlewkę z niebieskim płynem i kawałkiem folii. Ujęcie zastępuje widok tablicy z szeregiem elektrochemicznym metali, w którym pierwiastki ułożono w kolejności od potencjałów standardowych ujemnych u góry do potencjałów dodatnich na dole. Przy symbolu glinu Al, zajmującemu czwartą pozycją od góry z wartością -1,69 pojawia się czarna strzałka. Druga czarna strzałka pojawia się przy symbolu Cu zajmującemu czwartą pozycję od dołu z wartością +0,34. Pomiędzy tymi pierwiastkami na liście znajduje się większość, bo dwanaście z dwudziestu pierwiastków. Następuje powrót do ujęcia stołu laboratoryjnego. Dłoń demonstratora w rękawiczce ochronnej nabiera z drugiej zlewki łyżeczką nieco soli i wsypuje do niebieskiego roztworu. Następuje zbliżenie zlewki z roztworem i rulonem folii aluminiowej. Po kilku sekundach zaczyna się reakcja, która przebiega coraz gwałtowniej. Folia ciemnieje i kurczy się, ciemnieje również roztwór, czemu towarzyszy intensywne wydzielanie się gazu i wytrącanie ciemnego osadu. Osad osiada również na bocznej ściance naczynia, dzięki czemu widać, że jest on rdzawoczerwony.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Film rozpoczyna się ujęciem stołu laboratoryjnego, na którym leży porcelanowa łyżka, obok niej szeroka i płaska zlewka z białą substancją, a po prawej stronie wąska wysoka zlewka z niebieskim roztworem. Demonstrator umieszcza w zlewce z niebieską cieczą zwinięty w rulon arkusz folii aluminiowej. Następuje zbliżenie na zlewkę z niebieskim płynem i kawałkiem folii. Ujęcie zastępuje widok tablicy z szeregiem elektrochemicznym metali, w którym pierwiastki ułożono w kolejności od potencjałów standardowych ujemnych u góry do potencjałów dodatnich na dole. Przy symbolu glinu Al, zajmującemu czwartą pozycją od góry z wartością -1,69 pojawia się czarna strzałka. Druga czarna strzałka pojawia się przy symbolu Cu zajmującemu czwartą pozycję od dołu z wartością +0,34. Pomiędzy tymi pierwiastkami na liście znajduje się większość, bo dwanaście z dwudziestu pierwiastków. Następuje powrót do ujęcia stołu laboratoryjnego. Dłoń demonstratora w rękawiczce ochronnej nabiera z drugiej zlewki łyżeczką nieco soli i wsypuje do niebieskiego roztworu. Następuje zbliżenie zlewki z roztworem i rulonem folii aluminiowej. Po kilku sekundach zaczyna się reakcja, która przebiega coraz gwałtowniej. Folia ciemnieje i kurczy się, ciemnieje również roztwór, czemu towarzyszy intensywne wydzielanie się gazu i wytrącanie ciemnego osadu. Osad osiada również na bocznej ściance naczynia, dzięki czemu widać, że jest on rdzawoczerwony.

Dział II

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 stosowana w medycynie, np. ostatnio do wspomagania procesów wybudzania ludzi ze śpiączki. Zapachy ułatwiają komunikację w świecie zwierząt. Przykładem może być bombikol – pierwszy z opisanych chemicznie feromonówferomonyferomonów, wydzielany przez samice jedwabnika morwowego i wabi samce już z odległości ok. 10 kilometrów.

Ciekawostka

Historia odkrycia bombikolu to opowieść o niezwykłej pomysłowości, determinacji i pracowitości. Niemiecki biochemik Adolf ButenandtAdolf ButenandtAdolf Butenandt w 1959 roku 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 1 cząsteczka bombikolu przypada na trylion cząsteczek powietrza.

R1A0nmxnbRIhv1

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 OH.

*Wzór kreskowy (w formie uproszczonej) to bardzo często stosowany w chemii organicznej sposób zapisu związku chemicznego z pominięciem symboli węgla i wodoru znajdujących się w głównym szkielecie związku organicznego.

Dział III

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.

Doświadczenie 3

Problem badawczy

Wykrywanie obecności glukozy w roztworze.

Hipoteza

Glukoza daje pozytywny wynik w próbie lustra srebrowego.

Co będzie 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

1. Do fabrycznie nowej lub dobrze odtłuszczonej probówki wprowadź ok. 2 cmIndeks górny 3³ roztworu glukozy i dodaj nieco odczynnika Tollensa.

2. Probówkę umieść w łaźni wodnej i ogrzewaj przez kilkanaście minut w temperaturze ok. 80°C.

Podsumowanie

ROQkDGOpystid1

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.

Po zmieszaniu wszystkich odczynników roztwór jest bezbarwny. Po chwili ogrzewania mieszaniny w łaźni wodnej probówka pokrywa się srebrzystą powłoką (lustrem srebrnym). Taki przebieg procesu potwierdza obecność glukozy (cukru redukującego) w roztworze.

RSwpehBxbxLn61

Film rozpoczyna się ujęciem zestawu do eksperymentu: palnika nad którym na trójnogu i siatce ceramicznej znajduje się duża zlewka z wodą i termometrem, butelki z czerwonego szkła oraz nieco większej butelki z białego szkła. W obydwu butelkach zanurzone są pipety. Demonstrator spoza kadru wyciąga probówkę i drewnianą łapkę do jej trzymania. Po zamontowaniu probówki w łapce chemik wprowadza do niej pipetą Pasteura bezbarwny roztwór, po czym z buteleczki koloru bursztynowego dodaje nieco bezbarwnej cieczy. Zmiana ujęcia na zbliżenie zlewki i termometru wskazującego 80 stopni Celsjusza. Demonstrator umieszcza w wodzie probówkę. Następuje cięcie i pokazana zostaje probówka w której zawartość jest już żółtawa, a ścianki stopniowo pokrywają się warstwą srebra. Film kończy ujęcie prezentujące wyjmowanie posrebrzonej od wewnątrz probówki z łaźni wodnej.

Film rozpoczyna się ujęciem zestawu do eksperymentu: palnika nad którym na trójnogu i siatce ceramicznej znajduje się duża zlewka z wodą i termometrem, butelki z czerwonego szkła oraz nieco większej butelki z białego szkła. W obydwu butelkach zanurzone są pipety. Demonstrator spoza kadru wyciąga probówkę i drewnianą łapkę do jej trzymania. Po zamontowaniu probówki w łapce chemik wprowadza do niej pipetą Pasteura bezbarwny roztwór, po czym z buteleczki koloru bursztynowego dodaje nieco bezbarwnej cieczy. Zmiana ujęcia na zbliżenie zlewki i termometru wskazującego 80 stopni Celsjusza. Demonstrator umieszcza w wodzie probówkę. Następuje cięcie i pokazana zostaje probówka w której zawartość jest już żółtawa, a ścianki stopniowo pokrywają się warstwą srebra. Film kończy ujęcie prezentujące wyjmowanie posrebrzonej od wewnątrz probówki z łaźni wodnej.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Film rozpoczyna się ujęciem zestawu do eksperymentu: palnika nad którym na trójnogu i siatce ceramicznej znajduje się duża zlewka z wodą i termometrem, butelki z czerwonego szkła oraz nieco większej butelki z białego szkła. W obydwu butelkach zanurzone są pipety. Demonstrator spoza kadru wyciąga probówkę i drewnianą łapkę do jej trzymania. Po zamontowaniu probówki w łapce chemik wprowadza do niej pipetą Pasteura bezbarwny roztwór, po czym z buteleczki koloru bursztynowego dodaje nieco bezbarwnej cieczy. Zmiana ujęcia na zbliżenie zlewki i termometru wskazującego 80 stopni Celsjusza. Demonstrator umieszcza w wodzie probówkę. Następuje cięcie i pokazana zostaje probówka w której zawartość jest już żółtawa, a ścianki stopniowo pokrywają się warstwą srebra. Film kończy ujęcie prezentujące wyjmowanie posrebrzonej od wewnątrz probówki z łaźni wodnej.

Dział IV

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

Ciekawostka

Pierwszy środek owadobójczy na dużą skalę zaczęto stosować od połowy XIX wieku. Była to tzw. zieleń paryska (zieleń szwajnfurcka). Substancję tę wykorzystywano głównie do walki ze stonką ziemniaczaną, ale jednocześnie stosowano ją do farbowania tkanin na kolor zielony. Obecnie jest używana w przemyśle stoczniowym, jako środek bakteriobójczy do konserwacji drewna.

Rctdh3vNoueLG1

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.

Dział V

Czytając ten podręcznik, dowiesz się jak 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 też energetyka podąży w całkiem innym kierunku?

Doświadczenie 4

Doświadczenie to wykona na lekcji nauczyciel.

Problem badawczy

Sprawdzenie, czy reakcja perhydroluperhydrolperhydrolu z manganianem(VII) potasu jest procesem egzoenergetycznym.

Hipoteza

W reakcji perhydrolu z manganianem(VII) potasu wydziela się duża ilość energii.

Co będzie potrzebne

• kolba stożkowa (erlenmajerka) lub zlewka,

• cylinder miarowy,

• łyżka,

• perhydrol,

• kryształki manganianu(VII) potasu.

Instrukcja

1. Do kolby stożkowej nalej ok. 40 cmIndeks górny 3³ perhydrolu (30‑procentowego roztworu ${\text{H}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{2}}$) i ostrożnie wprowadź kilka kryształków mangnianu(VII) potasu (${\text{KMnO}}_{\text{4}}$).

2. Po przeprowadzeniu doświadczenia ostrożnie sprawdź dłonią temperaturę kolby.

Podsumowanie

RBpB130vy5ZnE1

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.

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

${\text{2KMnO}}_{\text{4}}{\text{ + 3H}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{2}}\text{ →}{\text{ 2MnO}}_{\text{2}}{\text{+ 2KOH + 2H}}_{\text{2}}\text{O + 3}{\text{O}}_{\text{2}}$

Powstający tlenek manganu(IV) jest katalizatorem reakcji rozkładu ${\text{H}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{2}}$:

${\text{2H}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{2}}\stackrel{{\text{ MnO}}_{\text{2}}}{\to }{\text{2H}}_{\text{2}}{\text{O + O}}_{\text{2}}$

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

RUT2Z3yo8RUk91

Film rozpoczyna się ujęciem zestawu do eksperymentu składającego się z cylindra miarowego z bezbarwną cieczą, kolby stożkowej, łyżeczki oraz szkiełka zegarkowego z ciemnofioletowymi kryształkami. Demonstrator przelewa ciecz z menzurki do kolby, a następnie dorzuca łyżeczką małą porcję ciemnofioletowych kryształków, od razu odsuwając rękę. Reakcja jest bardzo gwałtowna, mieszanina natychmiast zaczyna kipieć, przybiera brązową barwę i generuje potężny słup pary wodnej. Po chwili reakcja ustaje. Następuje niewielka zmiana ujęcia, substancja w kolbie jest już spokojna, jedynie z szyjki unoszą się jeszcze smugi skroplonej pary wodnej. Demonstrator sprawdza dłonią temperaturę kolby i natychmiast cofa palce. Następuje powolny najazd na kolbę, a następnie zmiana ujęcia na zbliżenie jej fragmentu. Ścianki pokryte są kroplami brunatnej cieczy. Zmiana ujęcia, następuje powtórka sceny wsypywania kryształków do kolby, lecz tym razem kamera przenosi się w górę, pokazując wyraźnie wysoki słup pary wodnej.

Film rozpoczyna się ujęciem zestawu do eksperymentu składającego się z cylindra miarowego z bezbarwną cieczą, kolby stożkowej, łyżeczki oraz szkiełka zegarkowego z ciemnofioletowymi kryształkami. Demonstrator przelewa ciecz z menzurki do kolby, a następnie dorzuca łyżeczką małą porcję ciemnofioletowych kryształków, od razu odsuwając rękę. Reakcja jest bardzo gwałtowna, mieszanina natychmiast zaczyna kipieć, przybiera brązową barwę i generuje potężny słup pary wodnej. Po chwili reakcja ustaje. Następuje niewielka zmiana ujęcia, substancja w kolbie jest już spokojna, jedynie z szyjki unoszą się jeszcze smugi skroplonej pary wodnej. Demonstrator sprawdza dłonią temperaturę kolby i natychmiast cofa palce. Następuje powolny najazd na kolbę, a następnie zmiana ujęcia na zbliżenie jej fragmentu. Ścianki pokryte są kroplami brunatnej cieczy. Zmiana ujęcia, następuje powtórka sceny wsypywania kryształków do kolby, lecz tym razem kamera przenosi się w górę, pokazując wyraźnie wysoki słup pary wodnej.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Film rozpoczyna się ujęciem zestawu do eksperymentu składającego się z cylindra miarowego z bezbarwną cieczą, kolby stożkowej, łyżeczki oraz szkiełka zegarkowego z ciemnofioletowymi kryształkami. Demonstrator przelewa ciecz z menzurki do kolby, a następnie dorzuca łyżeczką małą porcję ciemnofioletowych kryształków, od razu odsuwając rękę. Reakcja jest bardzo gwałtowna, mieszanina natychmiast zaczyna kipieć, przybiera brązową barwę i generuje potężny słup pary wodnej. Po chwili reakcja ustaje. Następuje niewielka zmiana ujęcia, substancja w kolbie jest już spokojna, jedynie z szyjki unoszą się jeszcze smugi skroplonej pary wodnej. Demonstrator sprawdza dłonią temperaturę kolby i natychmiast cofa palce. Następuje powolny najazd na kolbę, a następnie zmiana ujęcia na zbliżenie jej fragmentu. Ścianki pokryte są kroplami brunatnej cieczy. Zmiana ujęcia, następuje powtórka sceny wsypywania kryształków do kolby, lecz tym razem kamera przenosi się w górę, pokazując wyraźnie wysoki słup pary wodnej.

Dział VI

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, gdy 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.

R1ao5vCxZNuPj1

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.

3. Chemia jako nauka z przyszłością

Nauka chemii w szkole ponadgimnazjalnej 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 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.

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.

Słowniczek

Frederick Banting

RpcbMElZgo1Qw1

Czarno-biała fotografia Fredericka Bantinga.

Frederick Banting

14.11.1891–21.02.1941

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

Charles Herbert Best

R16mWphGjfAiN1

Fotografia Charlesa Herberta Besta wykonana w odcieniach sepii.

Charles Herbert Best

27.02.1899–31.03.1978

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

Adolf Butenandt

R1WKVlaGvyBaB1

Czarnobiałe malowidło wykonane na bazie fotografii Adolfa Butenandta

Adolf Butenandt

24.03.1903–18.01.1995

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 roku otrzymał Nagrodę Nobla (wspólnie z chorwackim chemikiem – Leopoldem Ružičką).

Jan Czochralski

RPLAR3SkkGoZT1

Mocno zniszczona i przepalona czarnobiała fotografia Jana Czochralskiego

Jan Czochralski

23.10.1885–22.04.1953

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 Ernst

RftjL4SAqVr561

Kolorowa fotografia Richarda Roberta Ernsta

Richard Robert Ernst

ur. 14.08.1933

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

Ira Remsen

RyUaZuBI4i8PY1

Czarnobiała, mocno ziarnista fotografia Iry Remsena

Ira Remsen

10.02.1846–4.03.1927

Po ukończeniu medycyny nie podjął pracy na stanowisku lekarza, ale wyjechał do Niemiec, gdzie studiował chemię. W roku 1879 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).

Zadania