Zimą do spryskiwaczy i chłodnic samochodowych wlewa się specjalne płyny, które zamarzają w temperaturze poniżej –20°C, a nawet –37°C. Do szlifowania i polerowania kamieni szlachetnych, a także do cięcia szkła używa się diamentu, który jest najtwardszym z materiałów. Zastosowania substancji są związane z ich cechami charakterystycznymi, takimi jak np. temperatura krzepnięcia lub twardość. Zastanów się, jakie inne właściwości mają substancje nas otaczające i w jaki sposób można je wykorzystywać.

RljQAUyOGenjD

Grafika składa się z dwóch ilustracji. Z lewej strony znajduje się rysunek plastikowego kanistra. Opakowanie jest białe, na górze po lewej stronie znajduje się czerwona zakrętka. Na środku jest niebieska etykieta z napisem zimowy płyn do spryskiwaczy. Tło etykiety przypomina oszronioną szybę. Dodatkowo na etykiecie po prawej stronie na górze podana jest temperatura -22 stopnie Celsjusza, natomiast w prawym dolnym rogu pojemność 5 litrów. Po prawej stronie znajduje się rysunek przedstawiający wnętrze samochodu z kierowcą oglądane z perspektywy pasażera na tylnym siedzeniu. Wycieraczki samochodu pracują, na szybach widać ślady spryskiwacza oraz odgarnianego śniegu. — Płyn do spryskiwaczy
Źródło: Dariusz Adryan, dostępny w internecie: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 2.0.

RqDLI53xS6T3k

Grafika składa się z dwóch rysunków. Z lewej strony przedstawiona jest diamentowa tarcza tnąca do szlifierki kątowej z zaznaczonym kierunkiem obrotu. Tarcza jest okrągła i srebrna, ma brzegi wycięte w ząbki. Z prawej strony narysowane są ręce człowieka w rękawicach obsługującego szlifierkę i cięty przez niego materiał. W tym przypadku jest to betonowy blok lub płyta chodnikowa. — Tarcza diamentowa. Właściwości substancji decydują o ich zastosowaniu
Źródło: Dariusz Adryan, epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:

definicję chemii i czym się ona zajmuje;
zasady bezpieczeństwa obowiązują w szkolnej pracowni chemicznej;
przykłady naczyń i sprzętu laboratoryjnego potrzebnych do wykonania określonej czynności laboratoryjnej;
zasady postępowania z substancjami i preparatami oznaczonymi piktogramami ostrzegawczymi.

Nauczysz się

definiować pojęcie „substancja”;
określać, które cechy substancji są zaliczane do właściwości fizycznych, a które – do właściwości chemicznych;
planować metody badania właściwości fizycznych i chemicznych substancji;
badać i opisywać właściwości wybranych substancji.

iHwBAn9MIH_d5e254

1. Czy słowo „substancja” ma zawsze takie samo znaczenie?

W języku potocznym substancjami nazywamy otaczające nas elementy przyrody – wodę, powietrze, drewno do palenia w kominku, a także używane w kuchni przyprawy. Jednak nie jest to określenie poprawne pod względem chemicznym.
SubstancjasubstancjaSubstancja to rodzaj materii o stałym składzie chemicznym, wykazującej zespół określonych właściwości, dzięki którym możemy ją rozpoznać.

Substancjami są np. cukier, sól kamienna, żelazo, tlen, czysta woda, czyli tzw. woda dejonizowana (w przeciwieństwie do wody morskiej czy tej z kranu, które zawierają inne związki chemiczne).

Badanie wpływu rodzaju tworzywa (metal, drewno plastik), z jakiego wykonany jest nóż na jakość krojenia jabłka.

Doświadczenie 1

Sprawdź, czy materiał z jakiego wykonany jest dany przedmiot ma wpływ na jego zastosowanie. W tym celu wykonaj doświadczenie. Wybierz hipotezę, napisz obserwacje oraz sformułuj odpowiedni wniosek.

R1HVPrrNRQpNi

Sprawdzono, czy materiał z jakiego wykonany jest dany przedmiot ma wpływ na jego zastosowanie. W tym celu wykonano doświadczenie. Wybierz hipotezę, zapoznaj się z obserwacjami oraz wnioskami.

Problem badawczy

Czy zastosowanie różnych przedmiotów związane jest z właściwościami materiałów, z których są wykonane?

Hipoteza

Zastosowanie przedmiotów jest związane z właściwościami materiałów, z których są wykonane.

Co będzie potrzebne

nóż drewniany (do smarowania);
nóż plastikowy;
metalowy nóż kuchenny;
deska do krojenia;
jabłko.

Instrukcja

Położono jabłko na desce. Spróbowano przekroić je kolejno nożami wykonanymi z różnych materiałów (drewna, plastiku i metalu).

Obserwacje

Jabłko najłatwiej kroi się nożem metalowym, a najtrudniej – drewnianym.

Wnioski

Do przekrojenia jabłka najlepiej użyć noża metalowego, a nie plastikowego czy drewnianego. Ostre noże produkuje się m.in. z dobrej jakości twardego metalu lub jego stopu. Sztućce jednorazowego użytku wytwarza się z plastiku, zaś noże, które świetnie nadają się do smarowania pieczywa, wykonuje się z drewna.

Polecenie 1

Zapisz hipotezę, obserwacje oraz wnioski.

Rwj6aaMIjspHo

Polecenie 1

Zastanów się i napisz w czym leży różnica pomiędzy zastosowanymi nożami?

RlGPRzu9kcn4i

Użyteczność przedmiotów jest związana z właściwościami materiałów, z których są wykonane.
Elementy konstrukcyjne wytwarza się z materiałów o dużej wytrzymałości. Garnki wykonuje się z tworzyw, które dobrze przewodzą ciepło, z kolei rączki – z izolatorów chroniących przed oparzeniem. Dobre i złe przewodnictwo ciepła to właściwości materii, które wpływają na jej zastosowanie. Niektóre cechy można zmierzyć, a inne tylko opisać. Pomiarów dokonuje się w tych samych warunkach (np. w temperaturze pokojowej (25°C) i pod ciśnieniem normalnym (1013 hPa)), co umożliwia porównanie wyników.

Polecenie 2

Przypomnij sobie z lekcji przyrody, z czego zbudowany jest otaczający nas świat.
Spójrz na ilustracje przykładowych wyrobów (waty cukrowej, szpilki krawieckiej, solnego żyrandola, srebrnej monety, miedzianej rynny) i określ, z jakich substancji zostały wytworzone.

RgAoxgMP6bc5V
Substancje wokół nas
Źródło: FocalPoint, dostępny w internecie: http://commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.
R1B6dv0WYwkE9
Substancje wokół nas
Źródło: Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY-SA 3.0.
R16gcNJAa8IZr
Substancje wokół nas
Źródło: Javier Kohen, edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: http://www.flickr.com, licencja: CC BY-SA 2.0.
R1AsEkx2ybRKQ
Substancje wokół nas
Źródło: Coinman62, edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: http://commons.wikimedia.org, domena publiczna.
RZZvKX3DitFb7
Substancje wokół nas
Źródło: Ctd 2005, edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: https://www.flickr.com, licencja: CC BY-SA 2.0.

RAcmzYdq8Fd62

Polecenie 2

Przypomnij sobie z lekcji przyrody, z czego zbudowany jest otaczający nas świat.
Z jakich substancji zostały wykonane przykładowe wyroby:

wata cukrowa,
szpilki krawieckie,
solny żyrandol w Wieliczce,
srebrna moneta,
miedziana rynna.

Rtj6Wnm6GZCLJ

iHwBAn9MIH_d5e362

2. Jakie właściwości nazywamy fizycznymi?

Wszystkie substancje mają określone właściwości. Możemy je badać zmysłami (np. zobaczyć, usłyszeć, powąchać) lub za pomocą specjalnych przyrządów, co pozwala odróżnić daną substancję od innej.
Właściwości substancji możemy podzielić na:

jakościowe – te, których nie można wyrazić w liczbach (np. smak, zapach);
ilościowe – te, które można mierzyć i opisać za pomocą liczb (np. gęstość, temperatura wrzenia, temperatura topnienia).

Jakie znasz stany skupienia?

Polecenie 3

Przypomnij z lekcji przyrody wiadomości o stanach skupienia wody.
Rozejrzyj się wokół siebie i dokonaj podziału przedmiotów, biorąc pod uwagę ich stan skupienia.

RFENyLdGxtmRP

Polecenie 3

Przypomnij z lekcji przyrody wiadomości o stanach skupienia wody.
Jakie są przedmioty wokół ciebie? Dokonaj podziału przedmiotów, biorąc pod uwagę ich stan skupienia.

R1c6g3mQaFPJ3

Substancje mogą występować (w określonej temperaturze i przy odpowiednim ciśnieniu) w jednym z trzech podstawowych stanów skupienia:

stałym,
ciekłym,
gazowym.

RQZDzAkV8d7LD

Grafika przedstawia schemat opisujący procesy przechodzenia substancji pomiędzy trzema stanami skupienia: stałym, ciekłym i gazowym. W centralnej części rysunku znajdują się trzy kolorowe prostokąty opisane od lewej kolejno zielony prostokąt z napisem ciało stałe, niebieski z napisem ciecz i żółty z napisem para. Prostokąty połączone są ze sobą czarnymi strzałkami. Strzałki łączące prostokąty wskazują kierunek zmiany stanu skupienia, a napis oznacza nazwę. Dwa skrajne prostokąty połączone są strzałkami tworząc razem duży prostokąt. Górna strzałka od zielonego do żółtego prostokąta ma podpis sublimacja. Dolna strzałka znajdująca się pod prostokątami i skierowana od żółtego do zielonego prostokąta podpisana jest resublimacja. Wewnątrz prostokąty z łączącymi je strzałkami tworzą dwa mniejsze prostokąty. Pierwszy po lewej tworzą strzałki łączące zielony i niebieski prostokąt. Górna strzałka w kierunku niebieskiego prostokąta podpisana jest topnienie. Dolna strzałka w kierunku zielonego prostokąta podpisana jest krzepnięcie. Po prawej stronie połączone są niebieski i żółty prostokąt. Górna strzałka w kierunku żółtego prostokąta podpisana jest wrzenie, parowanie. Dolna strzałka w kierunku niebieskiego prostokąta podpisana jest skraplanie. — Schemat zmiany stanów skupienia
Źródło: Krzysztof Jaworski, Małgorzata Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY-SA 3.0.

Substancje mogą zmieniać stan skupienia w określonej temperaturze. Przyjrzyjmy się temu zjawisku na przykładzie wody.
Lód topi się, czyli przechodzi ze stanu stałego w ciekły, w temperaturze 0°C. Mówimy, że jest to temperatura topnienia (krzepnięcia) wody.
Kiedy z kolei woda wrze, to przechodzi ze stanu ciekłego w gazowy, w temperaturze 100°C – mówimy wówczas, że jest to temperatura wrzenia wody.
Wszystkie te zmiany można odwrócić – wystarczy ogrzać lub oziębić wodę.
Niekiedy substancja stała przekształca się bezpośrednio w gaz z pominięciem stanu ciekłego (sublimacja) i odwrotnie – gaz może bezpośrednio przejść w stan stały, bez skraplania i krzepnięcia (resublimacja). Taką substancją jest np. jod. W temperaturze pokojowej występuje w postaci ciemnofioletowych kryształów, a już podczas ogrzewania ulega sublimacji. Widoczne są wtedy fioletowe pary.

Czwarty stan skupienia
Definicja uwzględniająca tylko trzy stany skupienia uległa zmianie, kiedy to w 1928 r. Irving Langmuir (czyt. erwing lanmire) wprowadził pojęcie plazmy.

Plazma to gaz, będący najczęściej mieszaniną jonów. We Wszechświecie jest ona najczęściej występującym stanem materii. Są z niej zbudowane gwiazdy (np. Słońce) oraz cała przestrzeń międzygwiezdna. Na Ziemi występuje rzadko, ale można ją zaobserwować przy wyładowaniach atmosferycznych (np. podczas burzy), w zorzy polarnej, płomieniu świecy czy promieniu lasera. Techniczne zastosowanie plazmy jest szerokie, a najbardziej znane produkty, w których się ją wykorzystuje, to telewizory z ekranem plazmowym (PDP – od ang. plasma display panel), świetlówki oraz neonówki.

Powyżej wymieniono podstawowe stany skupienia materii, jednak dotąd poznano ich więcej. W fizyce XXI wieku można wyróżnić kilka kolejnych stanów skupienia materii, jak np. stan nadciekły (kondensat Bosego Einsteina), czyli moment, w którym materia nie wykazuje żadnej lepkości.

RYOJYtrtyAyEX

Grafika przedstawia zdjęcie wykonane w trakcie zimy. Na zdjęciu widoczne są trzy oblodzone brązowe gałązki drzewa. Lód na gałęziach jest przezroczysty, tłem jest błękitne niebo. — Stały stan skupienia
Źródło: by J. Carmichael, Own work,, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

R11s4YluEx8Xg

Grafika przedstawia zdjęcie fragmentu rzeki otoczonej drzewami, przeciętej przez szeroki i stosunkowo niski wodospad lub duży próg. Ilustracja stanu skupienia ciekłego. — Ciekły stan skupienia
Źródło: Daniel Åhs Karlsson, dostępny w internecie: http://commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

R16vY5YuAgNt1

Grafika przedstawia zdjęcie fumaroli, czyli wyziewu wulkanicznego (szczeliny w skorupie ziemskiej, która jest objawem aktywności wulkanicznej), z którego wydobywa się biały gaz. Znajduję się on u podnóża brązowej góry. Na pierwszym planie widoczny jest brązowy piasek i szary krater w ziemi, z którego wydobywa się gaz. — Gazowy stan skupienia
Źródło: by Chmee2/Valtameri, Own work, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY 3.0.

R1akDmDg7lFEi

Grafika przedstawia zdjęcie zorzy polarną w trakcie zimy. Na pierwszym planie są zielone i różowe refleksy zorzy polarnej na ciemnoniebieskim niebie. Ziemia pokryta jest śniegiem, a po lewej stronie znajduje się ciemny las. — Plazma
Źródło: NASA Goddard Photo and Video, dostępny w internecie: http://www.flickr.com, licencja: CC BY-SA 2.0.

Ciekawostka

Zero absolutne
W drugiej połowie XIX w. fizycy odkryli, że temperatura jest przejawem chaotycznego ruchu cząstek, z których składa się materia. W substancjach stałych cząstki drgają, w cieczach – przemieszczają się swobodnie we wszystkich kierunkach, zderzając się ze sobą niczym kule bilardowe, a w gazach – poruszają się swobodnie we wszystkich kierunkach.
Zero absolutne (zero bezwzględne) to 0 K (kelwinów) czyli -273,15°C. Jest to taka temperatura, w której cząstki nieruchomieją, przestają się przemieszczać, drgać i obracać, czyli mają najniższą możliwą energię.

R1DqodWrNSkCy

Skale Celsjusza i Kelvina
Źródło: Michał Szymczak, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 4

Wiedząc, że temperatura równa 273 K odpowiada 0°C, wyraź temperaturę pokojową (25°C) w kelwinach. Zaznacz prawidłową odpowiedź.

R1R7iTUVHd4Md

iHwBAn9MIH_d5e536

Badanie czy mieszanina skrobi i wody może mieć jednocześnie właściwości cieczy i ciała stałego.

Doświadczenie 2

R1DEzWIaYDSwI

Problem badawczy

Czy badana materia w tych samych warunkach może zachowywać się jednocześnie jak ciecz i substancja stała (mieć właściwości cieczy i substancji stałej)?

Hipoteza

Badana materia w tych samych warunkach może mieć właściwości cieczy i substancji stałej.

Co będzie potrzebne

krystalizator lub głęboki talerz;
szklanka;
skrobia ziemniaczana (mąka ziemniaczana);
woda.

Instrukcja

Do krystalizatora (lub głębokiego talerza) wsypano ok. ½ szklanki mąki ziemniaczanej. Dodano ¼ szklanki wody. Następnie, cały czas mieszając, stopniowo dolewano wodę aż do momentu uzyskania cieczy o konsystencji bardzo gęstego płynu. Zbadano zachowanie powstałej masy poprzez:

zanurzenie ręki (szybko, wolno);
uderzenie pięścią;
nabranie niewielkiej ilości masy w dłonie i uformowanie kuli;
wrzucenie uformowanej wcześniej kuli do miski z masą;
potrząśnięcie zawartością krystalizatora (talerza).

Obserwacje

Masa zachowuje się albo jak substancja ciekła, albo jak substancja stała, w zależności od wykonywanych czynności. Na przykład podczas uderzania pięścią wyczuwalne jest ciało stałe, a podczas potrząsania zawartością widoczna jest ciecz.

Wnioski

W zależności od działającej siły na powstałą masę, zachowuje się ona jak ciecz lub substancja stała. Jeżeli badana materia w tych samych warunkach może mieć właściwości zarówno cieczy, jak i substancji stałej, to nazywamy ją tzw. cieczą nienewtonowską (płynem nienewtonowskim).

RYMlYlBb0bxEG

Film pt. Ciecz nienewtonowska w basenie
Źródło: Tomorrow Sp.z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 5

Zapisz hipotezę, obserwację i wnioski.

RhHBzw6gceGO5

Polecenie 5

Napisz, czym charakteryzuje się ciecz nienewtonowska.

RG181d8Ktjvfh

Właściwości fizycznewłaściwości fizyczne substancjiWłaściwości fizyczne – cechy charakterystyczne substancji:

stan skupienia;
barwa;
rodzaj powierzchni: błyszcząca, matowa, chropowata, porowata;
twardość;
zmiana kształtu ciała pod wpływem sił:
- kruchość (odkształcenie trwałe z rozpadem na mniejsze kawałki);
- sprężystość (zmiana kształtu pod wpływem niewielkiej siły i powrót do pierwotnego kształtu);
- kowalność (odkształcenie trwałe metali, ale bez rozpadu na mniejsze kawałki);
rozpuszczalność w wodzie i innych rozpuszczalnikach (ciekłych, stałych i gazowych);
przewodnictwo ciepła;
przewodnictwo prądu elektrycznego;
właściwości magnetyczne;
temperatura wrzenia;
temperatura topnienia;
gęstość.

RnD1pBHculGyB

Grafika przedstawia schemat z wymienionymi właściwościami fizycznymi. W samym środku schematu znajduje się czarne koło z białym napisem "właściwości fizyczne". Do niego prowadzą linie wychodzące od 10 różnokolorowych okręgów z nazwami własności. Pierwsze od góry jest turkusowe koło, wewnątrz którego jest czarny napis przewodnictwo elektryczne i cieplne. Następne koło, w kierunku ruchu wskazówek zegara, jest różowe, a wewnątrz niego jest czarny napis barwa. Kolejne jest pomarańczowe koło z czarnym napisem twardość. Dalej jest szare koło z napisem rozpuszczalność. Następne jest niebieskie koło z napisem rozpuszczalność w wodzie. Kolejne jasnozielone koło ma napis kowalność, a za nim jest miodowe koło z napisem temperatura wrzenia i topnienia. Ósme koło ma kolor żółty i napis stan skupienia. Dziewiąte jest zielone koło z napisem gęstość, a ostatnie jest fioletowe koło z napisem plastyczność. — Właściwości fizyczne
Źródło: Krzysztof Jaworski, Małgorzata Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY-SA 3.0.

R1duABcxQ51lB

Grafika przedstawia okrągły schemat z opisanymi właściwościami złota. Schemat składa się z dużego koła, wewnątrz którego jest mniejsze koło. W środkowym mniejszym szarym okręgu znajduje się rysunek prostokątnej sztabki z podpisem "złoto". Zewnętrzne większe koło podzielone jest na 8 kolorowych części. W pierwszym fragmencie, licząc od góry w kierunku ruchu wskazówek zegara, jest napis gęstość 19,28 g/cm3, który znajduje się na szarym tle. Następny jest zielony fragment z napisem najbardziej ciągliwy metal. Dalej jest niebieska część z napisem temperatura topnienia 1046 stopni Celsjusza, a za nią jest pomarańczowy fragment z napisem ciało stałe. Kolejny jest jasnofioletowy fragment z napisem barwa żółta. Za nim jest żółty fragment z napisem temperatura wrzenia 2800 stopni Celsjusza. Kolejny jest fioletowy fragment z napisem najbardziej kowalny metal. Ostatni fragment jest różowy i ma napis metaliczny połysk. — Właściwości fizyczne złota
Źródło: Krzysztof Jaworski, Małgorzata Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp, OpenClips, dostępny w internecie: http://pixabay.com, licencja: CC BY-SA 3.0.

iHwBAn9MIH_d5e677

Badanie właściwości fizycznych soli kamiennej, cukru, mąki, kawałka kredy, oleju, miedzianego druta oraz żelaznej szpilki krawieckiej.1

Doświadczenie 3

Zaplanuj doświadczenie, przeprowadź je i zapisz obserwacje oraz wnioski.

Znajdź podobieństwa i różnice we właściwościach fizycznych następujących substancji: soli kamiennej, cukru, mąki, kawałka kredy, oleju, miedzianego drutu oraz żelaznej szpilki krawieckiej. Porównaj ich barwy, stan skupienia, rozpuszczalność w wodzie.

RjA4mUP8euhde

Przeprowadzono doświadczenie polegające na znalezieniu podobieństwa i różnic we właściwościach fizycznych następujących substancji: soli kamiennej, cukru, mąki, kawałka kredy, oleju, miedzianego drutu oraz żelaznej szpilki krawieckiej. Porównano ich barwy, stan skupienia, rozpuszczalność w wodzie.

Problem badawczy

W jaki sposób można zidentyfikować właściwości fizyczne substancji i ich mieszanin?

Hipoteza

Właściwości fizyczne substancji i ich mieszanin można zidentyfikować za pomocą zmysłów.

Co będzie potrzebne

sól kamienna;
cukier;
mąka;
kawałek kredy;
woda;
miedziany drut;
żelazna szpilka krawiecka;
siedem szalek Petriego;
siedem zlewek;
bagietka.

Instrukcja

Na pięciu szalkach Petriego umieszczono kolejno po łyżeczce: soli kamiennej, cukru, mąki, rozdrobionej kredy oraz wody. Na szóstej szalce położono kawałek miedzianego drutu, a na siódmej - żelazną szpilkę krawiecką. Określono stan skupienia oraz barwę badanych substancji. Do zlewek wlano wodę do połowy ich objętości, dodano badane substancje z szalek Petriego i zamieszano bagietką. Określono rozpuszczalność w wodzie.

Obserwacje

Zanotowano następujące obserwację:

sól kamienna, stan skupienia: stały, barwa: biała, rozpuszczalność w wodzie: dobra;
cukier, stan skupienia: stały, barwa: biała, rozpuszczalność w wodzie: dobra;
mąka, stan skupienia: stały, barwa: biała, rozpuszczalność w wodzie: słaba;
kawałek kredy, stan skupienia: stały, barwa: biała, rozpuszczalność w wodzie: nierozpuszczalna;
olej, stan skupienia: ciekły, barwa: żółty, rozpuszczalność w wodzie: bardzo słaba;
miedziany drut, stan skupienia: stały, barwa: pomarańczowo‑brunatna, rozpuszczalność w wodzie: nierozpuszczalna;
żelazna szpilka krawiecka, stan skupienia: stały, barwa: srebrzystoszara, rozpuszczalność w wodzie: nierozpuszczalna;

Wnioski

Do właściwości fizycznych należą m. in. stan skupienia, barwa oraz rozpuszczalność w wodzie.

Polecenie 6

Uzupełnij tabelę z obserwacjami.

R1EwrZaXJKUfE

Rpzc4iJ52EGRG

Ćwiczenie 1

Do właściwości fizycznych należą m.in. stan skupienia. Jakie znasz możliwe stany skupienia i ewentualne przykłady? Odpowiedź zapisz poniżej.

R1o8gjLOfeg5j

RE0gEIuRTWoVj

Film pt. Badanie właściwości fizycznych substancji stałych
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1TdhX8RXKQfJ

Film pt. Badanie właściwości fizycznych substancji ciekłych
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ciekawostka

Na początku XVIII w., pochodzący z Gdańska holenderski inżynier Daniel Fahrenheit wynalazł termometr rtęciowy oraz, wzorując się na duńskim astronomie Olem Romerze, stworzył nową skalę temperatur. Ole Romer (czyt. ule roma) za temperaturę wrzenia wody przyjął 60 stopni, zgodnie z systemem sześćdziesiątkowym, w którym liczą się także czas i kąty (podział na sekundy i minuty). Według tej skali woda zamarza w 7,5 stopnia, a temperatura ciała ludzkiego wynosi 22,5 stopnia.
Daniel Fahrenheit (czyt. farenhait), który nie lubił ułamków, najpierw pomnożył stopnie Romera przez cztery, a potem jeszcze nieco zmienił, żeby różnica między zerem a temperaturą ludzkiego ciała była równa 64 stopniom. Umożliwiło mu to podzielenie jednego odcinka wielokrotnie na pół (64 to 26) i zrobienie podziałki w swoich termometrach. Tak oto temperatura zamarzania wody w skali Fahrenheita ma wartość 32, a wrzenia – 212 stopni. Amerykanie używają tej skali do dziś. Europejczycy korzystają ze skali szwedzkiego astronoma i fizyka Andersa Celsiusa (czyt. andersa celsiusa), w której 0 stopni to temperatura topnienia lodu, a 100 stopni – temperatura wrzenia wody. Używanie innych skal przez Amerykanów i Europejczyków jest ogromnym utrudnieniem ze względu na brak prostego przelicznika. Prowadzi to do sytuacji, w której Europejczycy i Amerykanie nie są w stanie w pamięci w szybki i łatwy sposób przeliczyć skali Celsiusa na Fahrenheita i odwrotnie.

RH8W31QQlG0sQ

Grafika przedstawia rysunek ilustrujący zależności skal pomiaru temperatury Celsjusza i Fahrenheita. Na dwóch naniesionych obok siebie termometrach z identycznym poziomem rtęci, z których lewy wyskalowany jest w stopniach Celsjusza, a drugi w stopniach Fahrenheita oznaczone zostały za pomocą trzech poziomych linii trzy te same temperatury i opisane liczbowo w obydwu skalach. Wynoszące w skali Celsjusza, licząc od góry 100, 20 i 0 stopni, w skali Fahrenheita liczą odpowiednio 212, 70 i 32 stopnie. — Skala Celsjusza i Fahrenheita
Źródło: Krzysztof Jaworski, Małgorzata Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY-SA 3.0.

iHwBAn9MIH_d5e800

3. Jakie właściwości nazywamy chemicznymi?

Polecenie 7

Obejrzyj fotografie. Obie drabiny przez kilka miesięcy były narażone na działanie podobnych warunków atmosferycznych.
Zastanów się i napisz, jakimi właściwościami różnią się substancje, z których wykonano obie drabiny.

RMlzy1kEsV4H7

Na ilustracji znajdują się dwa ułożone obok siebie zdjęcia przedstawiające drabiny. Lewe przedstawia zardzewiałą drabinę żelazną przytwierdzoną na stałe do fasady budynku, natomiast prawe błyszczącą i gładką drabinę aluminiową opartą o mur. — Drabina
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.

R1BXsA1cryGEo

Polecenie 7

Dwie drabiny - żelazna i aluminiowa - przez kilka miesięcy były narażone na działanie podobnych warunków atmosferycznych.
Obie drabiny przez kilka miesięcy były narażone na działanie podobnych warunków atmosferycznych. Drabina żelazna po pewnym czasie zardzewiała, drabina aluminiowa nie. Zastanów się i napisz, jakimi właściwościami różnią się substancje, z których wykonano obie drabiny.

R9oSx9jMSsu8J

Właściwościami chemicznymiwłaściwości chemiczne substancjiWłaściwościami chemicznymi nazywamy te cechy substancji, które można określić na podstawie jej zachowania wobec innych substancji. Są to np.:

zapach,
smak,
palność,
reaktywność (zdolność do reagowania z określonymi substancjami lub jej brak, uleganie rozkładowi na substancje prostsze pod wpływem określonych czynników).

R1FHozz0UWBgY

Grafika przedstawia schemat z właściwościami chemicznymi substancji. Schemat ma kształt kwadratu, wewnątrz którego na środku znajduje się czarny romb. Kwadrat podzielony jest na 4 kolorowe części, które przylegają do siebie. Wewnątrz rombu jest biały napis właściwości chemiczne. W żółtym fragmencie znajdującym się w prawym górnym rogu jest czarny napis smak. Pod nim znajduje się zielony fragment z napisem zapach. Dolny lewy fragment ma fioletową barwę i czarny napis reaktywność. Ostatni fragment w lewym górnym rogu jest pomarańczowy, a wewnątrz niego jest czarny napis palność. — Właściwości chemiczne
Źródło: Krzysztof Jaworski, Małgorzata Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY-SA 3.0.

RshRQlxjBmXM6

Film pt. Etapy eksperymentu na przykładzie badania właściwości wybranych substancji
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Badanie właściwości wody, soli kuchennej, cukru, octu za pomocą zmysłu węchu i smaku.1

Doświadczenie 4

Znajdź podobieństwa i różnice właściwości chemicznych trzech dowolnych substancji: pod nadzorem nauczyciela porównaj ich smak i zapach. Zaplanuj doświadczenie, przeprowadź je, a obserwacje i wnioski zanotuj w zeszycie.

R1ALYJ6VPd0vW

Określenie podobieństwa i różnic właściwości chemicznych trzech dowolnych substancji.

Problem badawczy

Czy za pomocą zmysłu węchu i smaku można określić właściwości chemiczne substancji?

Hipoteza

Za pomocą zmysłu węchu i smaku można określić właściwości chemicznych substancji.

Co będzie potrzebne

woda;
roztwór wodny kwasu octowego o stężeniu 10% (ocet);
cukier;
dwie szalki Petriego.

Instrukcja

Na szalkach Petriego umieszczono kolejno: wodę, ocet, sól kuchenną i cukier. Następnie ostrożnie zbadano substancje za pomocą węchu.

Uwaga! Badanie zapachu należy przeprowadzać z zachowaniem szczególnych środków ostrożności, delikatnie nawiewając ich pary ruchem ręki w stronę nosa.

Następnie ostrożnie zbadano substancje za pomocą zmysłu smaku.

Uwaga! Smak wybranych substancji badamy wyłącznie na wyraźne polecenie nauczyciela.

Obserwacje

Woda jest bezwonna i bez smaku.
Ocet ma charakterystyczny zapach i kwaśny smak.
Sól kuchenna jest bezwonna i ma charakterystyczny słony smak.
Cukier jest bezwonny i ma charakterystyczny słodki smak.

Wnioski

Badane substancje różnią się zapachem i smakiem. Właściwości chemiczne substancji i ich mieszanin można określić za pomocą zmysłów węchu i smaku.

Polecenie 8

Zapisz hipotezę, obserwacje i wnioski.

Rt1p9Arh8vkFW

Polecenie 8

Zapisz, jakie stężenie procentowe miał ocet wykorzystany w doświadczeniu.

R1cHoEBMeOULS

Badanie palności. Pokaz nauczycielski1

Doświadczenie 5

R11a0ehJ4yJVX

Problem badawczy

Czy substancje ulegają spalaniu w ten sam sposób?

Hipoteza

Badane substancje mogą różnić się palnością.

Co będzie potrzebne

magnez;
siarka;
palnik;
szczypce metalowe;
okulary ochronne.

Instrukcja

1. Metalowymi szczypcami chwycono niewielki kawałek wstążki magnezowej i umieszczono go w płomieniu palnika. Zaobserwowano zachodzące zmiany.

2. Metalowymi szczypcami chwycono niewielki kawałek siarki i umieszczono w płomieniu palnika. Zaobserwowano zachodzące zmiany.

Obserwacje

1. Wstążka magnezowa płonie jasnym, oślepiającym płomieniem. Po spaleniu, na szczypcach metalowych pozostaje biały proszek.

2. Siarka najpierw topi się, a potem płonie niebieskim płomieniem. Po spaleniu na łyżce do spalań nic nie pozostaje.

Wnioski

Badane substancje różnią się pod względem palności. Magnez spala się bardzo szybko oślepiającym płomieniem do tlenku magnezu (czyli białego osadu pozostałego na metalowych szczypcach). Siarka najpierw ulega stopieniu (zjawisko fizyczne), a później spaleniu do tlenku siarki(IV), który jest bezbarwnym gazem (niewidocznym podczas przeprowadzania doświadczenia chemicznego).

RU1uBxDGxTM1S

Grafika składa się z dwóch zdjęć. Po lewej stronie znajduje się zdjęcie przedstawiające spalanie wstążki magnezowej na powietrzu, która spala się oślepiającym białym płomieniem. Po prawej stronie znajduje się zdjęcie przedstawiające spalanie siarki w kolbie stożkowej. W wysokiej szklanej przezroczystej kolbie umieszczona jest ciemna metalowa łyżeczka, na której znajduje się niebieski okrągły płomień. — Spalanie magnezu i siarki
Źródło: By Leiem, Own work, CC BY-SA 4.0, commons.wikimedia.org, By Capt. John Yossarian, Own work, CC BY-SA 3.0 commons.wikimedia.org.

Polecenie 9

Zapisz hipotezę, obserwacje i wnioski.

R1MeulwBgBiyd

Polecenie 9

Napisz, w jakiej formie w doświadczeniu użyto siarki i magnezu.

R1yKQmaTvRIvO

Polecenie 10

RMpsEV2Ng5Xgd

Polecenie 11

R1cZ5C2D8rVKf

Badanie właściwości fizykochemicznych tlenu oraz tlenku węgla(IV)

RBwKGKgo4TqBU

Film pt. Badanie właściwości chemicznych substancji gazowych
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 12

Przyporządkuj właściwości fizykochemiczne tlenu oraz tlenku węgla(IV), przenosząc je w odpowiednie miejsca.

R16IxDyA7kPVk

iHwBAn9MIH_d5e1082

Podsumowanie

Świat składa się z różnych substancji, które mają stały skład i określone właściwości.
Każda substancja ma swoje charakterystyczne właściwości fizyczne – np. stan skupienia, barwę, rozpuszczalność w wodzie – oraz chemiczne – np. smak, zapach, palność.
Substancje można zidentyfikować na podstawie ich właściwości.
Zastosowania substancji wynikają z ich charakterystycznych właściwości, zarówno fizycznych, jak i chemicznych (np. cukier jest słodki, dlatego używamy go do słodzenia, dwutlenek węgla nie podtrzymuje palenia, więc jest stosowany jako środek gaśniczy w niektórych rodzajach gaśnic).

Praca domowa

Polecenie 13.1

Odszukaj w tablicach chemicznych wartości gęstości, temperatury topnienia i wrzenia złota, platyny oraz srebra, a następnie porównaj je ze sobą, zestawiając dane w tabeli.

R1Y4yU3E0XH5e

Odszukaj w tablicach chemicznych wartości gęstości, temperatury topnienia i wrzenia złota, platyny oraz srebra, a następnie porównaj je ze sobą.

RALTN3y76XO8D

Pierwiastek	Gęstość $[\frac{g}{{cm}^{3}}]$	Temperatura wrzenia $[° C]$	Temperatura topnienia $[° C]$
Złoto ( $Au$ )	19,28	2856	1064,18
Platyna ( $Pt$ )	21,4	3825	1772
Srebro ( $Ag$ )	10,49	2162	962

Polecenie 13.2

Opisz właściwości czterech substancji z życia codziennego. Uwzględnij ich stan skupienia, barwę, rozpuszczalność w wodzie oraz zapach. Dane zestaw w tabeli.

RyI3tYLSRji5n

Opisz właściwości czterech substancji z życia codziennego. Uwzględnij ich stan skupienia, barwę, rozpuszczalność w wodzie oraz zapach.

R1Gv41pNQDtSG

Substancja	Stan skupienia	Barwa	Zapach	Rozpuszczalność w wodzie
olej	ciecz	żółta	charakterystyczny zapach	trudno rozpuszczalny
cukier	stały	biała	bezwonny	dobra
ocet	ciecz	bezbarwny	charakterystyczny zapach	dobra
sól	stały	biała	bezwonna	dobra

Polecenie 13.3

Przedstaw w formie infografiki właściwości substancji z podziałem na właściwości fizyczne i chemiczne.

Raps5vij62MGm

R1IeSOpxFLZqD

Właściwości fizyczne	Właściwości chemiczne
stan skupienia; barwa; rodzaj powierzchni: błyszcząca, matowa, chropowata, porowata; twardość; zmiana kształtu ciała pod wpływem sił; kruchość (odkształcenie trwałe z rozpadem na mniejsze kawałki); sprężystość (zmiana kształtu pod wpływem niewielkiej siły i powrót do pierwotnego kształtu); kowalność (odkształcenie trwałe metali, ale bez rozpadu na mniejsze kawałki); rozpuszczalność w wodzie i innych rozpuszczalnikach (ciekłych, stałych i gazowych); przewodnictwo ciepła; przewodnictwo prądu elektrycznego; właściwości magnetyczne; temperatura wrzenia; temperatura topnienia; Punkt pierwszy Punkt drugi gęstość.	zapach; smak; palność; reaktywność (zdolność do reagowania z różnymi substancjami lub jej brak, uleganie rozkładowi na substancje prostsze, pod wpływem określonych czynników).

iHwBAn9MIH_d5e1146

Słownik

kowalność

właściwość charakteryzująca substancje stałe, np. metale, które pod wpływem kucia ulegają odkształceniu, tworząc cienkie blaszki, a nawet folie

kruchość

właściwość substancji stałych lub materiałów, które pod wpływem uderzenia rozpadają się na małe kawałki

rozpuszczalność

liczba gramów substancji stałych, ciekłych i gazowych, które można rozpuścić w 100 g wody w danej temperaturze

substancja

rodzaj jednorodnej materii (o stałym składzie chemicznym) o określonych właściwościach (cechach charakterystycznych – stan skupienia, w danych warunkach barwa, twardość, palność), jak np. woda, żelazo, miedź, glin

temperatura topnienia

temperatura, w której substancja zmienia stan skupienia ze stałego na ciekły (topi się); temperatura topnienia zależy od ciśnienia w otoczeniu

temperatura wrzenia

temperatura, w której ciecz zaczyna wrzeć (substancja zmienia stan skupienia z ciekłego na gazowy); im niższe jest ciśnienie atmosferyczne, tym niższa jest temperatura wrzenia cieczy

właściwości chemiczne substancji

cechy substancji, które można określić na podstawie jej zachowania wobec innych substancji; do właściwości chemicznych zaliczamy m.in.: palność, reaktywność, zapach, smak

właściwości fizyczne substancji

charakterystyczne cechy danej substancji, takie jak: stan skupienia, barwa, rozpuszczalność (rozpuszczanie to zjawisko fizyczne), przewodnictwo elektryczne, przewodnictwo cieplne, temperatury wrzenia i topnienia, twardość, kruchość, kowalność, połysk, gęstość, właściwości magnetyczne

iHwBAn9MIH_d5e1335

Ćwiczenia

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

RxYDLi7b3ncGT

Oceń prawdziwość każdego zdania. Zaznacz Prawda, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub Fałsz, jeśli jest fałszywe.

	Prawda	Fałsz
Substancja ma charakterystyczne właściwości, które umożliwiają jej identyfikację.	□	□
Stan skupienia materii to jedna z właściwości fizycznych substancji niezależna od temperatury i ciśnienia.	□	□
Właściwości chemiczne to cechy substancji, które można określić na podstawie jej zachowania wobec innych substancji.	□	□
Woda niezależnie od ciśnienia zawsze wrze w temperaturze 100 stopni Celsjusza, czyli przechodzi ze stanu ciekłego w gazowy.	□	□

Źródło: Małgorzta Bartoszewicz, Agnieszka Kamińska-Ostęp.

Ćwiczenie 2

RU9u1cNbIoDqV

Zmiany stanów skupienia.
Źródło: Tomorrow sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RwJJFDfbc1lLl

Ćwiczenie 3

RM4w0AfTF7gIn

Podział substancji według stanu skupienia.
Źródło: Tomorrow sp.z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RYvtDbz8g40jS

R1YVM8VO6nl1t

Ćwiczenie 4

Przyjrzyj się fotografiom 1–4 i na ich podstawie określ w tabeli po jednej właściwości charakterystycznej dla każdej z substancji. Pamiętaj, że w każdym wierszu można zaznaczyć tylko jedną odpowiedź.

Na podstawie opisów zdjęć określ w tabeli po jednej właściwości charakterystycznej dla każdej z substancji. Pamiętaj, że w każdym wierszu można zaznaczyć tylko jedną odpowiedź.

RR5xaotbnAi6T

Zdjęcie szklanki z wodą na szarym tle. — Zdjęcie 1. – Woda
Źródło: Ryan Hyde, edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: https://www.flickr.com, licencja: CC BY-SA 2.0.

RVHTIa13nsZlA

Grafika przedstawia rysunek obwodu elektrycznego, w którym bateria połączona jest z metalową monetą, a następnie z diodą LED. Dioda na rysunku świeci. — Zdjęcie 2. – Metal
Źródło: Anita Mowczan, Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY-SA 3.0.

Rs9cZi9zpplBh

Grafika przedstawia rysunek obwodu elektrycznego, w którym bateria połączona jest z żółtą grudką siarki, a następnie z diodą LED. Dioda na rysunku nie świeci. — Zdjęcie 3. – Siarka
Źródło: Anita Mowczan, Krzysztof Jaworski, arking, dostępny w internecie: https://openclipart.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

RSDXTwr1r4sVJ

Grafika przedstawia zdjęcie kieliszka z wodą, do której wlewana jest wąska struga oleju. Olej w wodzie tworzy wyraźne złote krople. — Zdjęcie 4. – Olej
Źródło: acandraja, dostępny w internecie: http://pixabay.com, domena publiczna.

R1JoMWMxGr7pp

Ćwiczenie 5

Uczniowie w grupach mieli zbadać właściwości wybranych substancji. Informacje z kart pracy zestawiono w tabeli.

Tabela do zadania
Grupa I	Gaz, bezbarwny, bezwonny; ma gęstość najmniejszą spośród wszystkich gazów; podczas jego spalania powstaje woda.
Grupa II	Ciało stałe, kruche; rozpuszczalne w wodzie; o gęstości 1,587 g/cm³ i temperaturze topnienia 184°C.
Grupa III	Ciało stałe, bezwonne; barwy żółtej; nie przewodzi prądu elektrycznego; w reakcji ze srebrem tworzy substancję stałą o czarnej barwie.
Grupa IV	Substancja stała, barwy czarnej; pod wpływem jej ogrzewania wydziela się m.in. woda.

Która z grup określiła wyłącznie właściwości fizyczne? Wybierz prawidłową odpowiedź.

R1AItRc3ovnfP

Ćwiczenie 6

Uczniowie w grupach badali przewodnictwo elektryczne wybranych substancji. Informacje zapisali w kartach pracy w postaci tabeli.

Tabela do zadania
Substancja	Obserwacje
siarka	żarówka nie świeci się
cukier	żarówka nie świeci się
mąka	żarówka nie świeci się
sól	żarówka nie świeci się
miedź	żarówka świeci się
żelazo	żarówka świeci się

Spośród odpowiedzi wybierz te, które są wnioskami z doświadczenia, sformułowanymi na podstawie danych z tabeli.

RuT5bsjBS9TFP

Ćwiczenie 7

Uzupełnij schemat doświadczenia chemicznego pt. „Cięcie wstążki magnezowej – zjawisko fizyczne czy reakcja chemiczna?” o brakujące elementy, wybierając je z dostępnej puli.

RVTtCbTOR78lM

R1CrUCFCG3TT42

Ćwiczenie 8

Ćwiczenie 9

Wybierz i zaznacz elementy, za pomocą których można przeprowadzić doświadczenie badania palności siarki. Czy spalanie siarki to zjawisko fizyczne czy reakcja chemiczna? Wybierz i zaznacz prawidłową odpowiedź.

R17ckpDtsUCaC

RpYgOjXoMY4my

Ćwiczenie 10

Which of these processes is a physical phenomenon? Select the correct answers.

RJr1aGigpki4H

Glossary

Bibliografia

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

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

bg‑gray3

Notatnik

R1MOm6EHx4rvj