Za pomocą zmysłów rejestrujemy wiele efektów przemian zachodzących w otoczeniu. Niektóre z nich prowadzą do powstania nowych substancji, w innych substancje zmieniają swój stan skupienia lub właściwości. Czy zachodzące procesy można jakoś rozróżnić, nazwać, opisać?
Już wiesz
że substancje mają charakterystyczne właściwości fizyczne;
substancje dzielimy na proste (pierwiastki) i złożone (związki chemiczne);
substancje można ze sobą mieszać, tworząc mieszaniny jednorodne i niejednorodne;
mieszaniny można rozdzielać na składniki.
Nauczysz się
opisywać różnice między zjawiskiem fizycznym a przemianą chemiczną;
podawać przykłady zjawisk fizycznych i przemian chemicznych zachodzących w otoczeniu człowieka;
projektować i wykonywać proste doświadczenie ilustrujące zjawiska fizyczne i reakcje chemiczne;
stosować zasady bezpieczeństwa podczas wykonywania eksperymentów chemicznych.
iol4ggGahE_d5e215
1. Jaka przemiana wiąże się ze zmianą właściwości fizycznych substancji?
W swoim otoczeniu możemy zauważyć wiele przemian, w których efekcie zmieniają się właściwości fizyczne materii, ale nie ona sama. Przykładem może być zamarzanie wody. Lód, który powstaje w wyniku tego procesu, nie jest nowym materiałem, lecz ciągle wodą. W następstwie obniżenia temperatury zmianie ulega jedynie stan skupienia (właściwość fizyczna) tej substancji. Taki proces, w wyniku którego materia zmienia tylko swoje właściwości fizyczne, nazywamy przemianą fizycznązjawisko fizyczne (przemiana fizyczna)przemianą fizyczną lub zjawiskiem fizycznymzjawisko fizyczne (przemiana fizyczna)zjawiskiem fizycznym.
Przemiany materii
R8a5QYX119u8j1
RJXdatoQ5qZ4N1
RvQogXVXOPgtd1
R1EzplrkZ7Sxx1
RZKVOZ2ZHWt0y1
R1Gf53HW3cZtS1
RJ0opfT59tqCJ1
RQHjNHxYhWBAS1
Otrzymywanie siarki plastycznej
Doświadczenie 1
Problem badawczy
Jaka przemiana (fizyczna czy chemiczna) zachodzi podczas ogrzania, a następnie ochłodzenia siarki?
Hipoteza
Siarka poddana najpierw wysokiej, a następnie niskiej temperaturze ulega przemianie fizycznej.
Co będzie potrzebne
żaroodporna probówka,
palnik,
drewniana łapa do probówek,
łyżeczka,
zlewka,
siarka.
Instrukcja
Napełnij siarką probówkę do jej wysokości.
Zawartość probówki delikatnie ogrzewaj w płomieniu palnika do czasu, gdy siarka po raz drugi uzyska płynną konsystencję.
Energicznym ruchem przelej ciekłą siarkę do zlewki wypełnionej do połowy zimną wodą.
Gdy siarka ostygnie,wyjmij ją za pomocą bagietki i połóż na szkiełku zegarkowym. Przy użyciu bagietek zbadaj plastyczność siarki – spróbuj ją rozciągnąć, zgiąć itp.
Podsumowanie
Siarka pod wpływem temperatury topi się, zmieniając się w ciecz o jasnożółtej barwie. Dalszemu ogrzewaniu płynnej siarki towarzyszy znaczny wzrost jej lepkości (gęstnienie) oraz zmiana barwy na ciemnobrunatną. Ogrzewając nadal zawartość probówki, obserwujemy ponowne zmniejszenie lepkości siarki (staje się płynna), które zachodzi bez zmiany barwy. Produkt gwałtownego ochłodzenia ciekłej siarki o ciemnobrunatnej barwie ma cechy ciała plastycznego – łatwo go wyginać i rozciągać. Po pewnym czasie powraca do początkowej postaci – kruchej substancji stałej o żółtej barwie. Przemiany siarki podczas jej ogrzewania, a następnie ochłodzenia są zjawiskami fizycznymi połączonymi ze zmianami stanu skupienia oraz zmianami barwy tej substancji.
R9KxDfIwhaTcr1
iol4ggGahE_d5e312
2. Jakie przemiany powodują, że jedne substancje przekształcają się w inne?
W naszym otoczeniu można zaobserwować wiele przemian, podczas których substancje ulegają trwałym zmianom i przekształcają się w inne substancje.
Przemiany w naszym otoczeniu
RxXAXiK6T1AIO1
R15XNt5V6nc6h1
Rzhg6RXlPceea1
R1Ti2Emhw5SM51
RDLknWc2aH4pn1
Rmqvpp8iYYhBB1
RrgNZ51RkbmZA1
RuH0BzQZMfF251
R1JYzRh8cHzry1
Przemiany przedstawione na powyższych fotografiach zachodzą pod wpływem różnych czynników: działania wysokiej temperatury, mikroorganizmów, wzajemnego oddziaływania różnych substancji. Mają one wspólną cechę – w ich wyniku powstają nowe substancje o odmiennych właściwościach. O tego typu procesach mówi się, że są to przemiany chemicznereakcja chemiczna (przemiana chemiczna)przemiany chemiczne lub reakcje chemicznereakcja chemiczna (przemiana chemiczna)reakcje chemiczne.
Polecenie 1
Zastanów się i odpowiedz na następujące pytania:
Czy obcięcie włosów oraz ich farbowanie to przemiany tego samego rodzaju? Określ teprocesy.
Czy rzeźbienie w drewnie i wypalanie w nim wzorów to przemiany tego samego rodzaju? Nazwij je.
Spalanie siarki1
Doświadczenie 2
Problem badawczy
Jakiej przemianie ulega siarka podczas palenia się?
Hipoteza
Płonąca siarka ulega przemianie chemicznej.
Co będzie potrzebne
łyżka do spalań,
palnik,
cylinder do spalań,
siarka.
Instrukcja
Nałóż niewielką ilość siarki na łyżkę do spalań.
Umieść łyżkę w płomieniu palnika i poczekaj, aż znajdująca się na niej siarka ulegnie zapaleniu.
Umieść łyżkę do spalań z płonącą siarką w wysokim cylindrze.
Obserwuj proces palenia się siarki, barwę płomienia i inne efekty, które mu towarzyszą.
Podsumowanie
Siarka umieszczona w płomieniu palnika najpierw topi się, a następnie ulega zapaleniu. Spala się niebieskim płomieniem. W wyniku spalania siarki powstaje bezbarwna substancja o gazowym stanie skupienia – tlenek siarki(IV). Przemiana ta jest przykładem reakcji (przemiany) chemicznej.
R1eNxDuhGKhf11
Ciekawostka
Wykorzystując produkty znajdujące się w kuchni, można przeprowadzić reakcję chemiczną. Przed wykonaniem doświadczenia należy przygotować butelkę o małej pojemności, sodę oczyszczoną, ocet oraz kolorowy balonik. Instrukcja wykonania: 1. Sodę oczyszczoną wsypujemy do balonika (maksymalnie 2 duże łyżki). 2. Do butelki wlewamy 50–100 cmIndeks górny 33 octu. 3. Delikatnie zakładamy balonik na szyjkę butelki, w taki sposób, aby soda oczyszczona nie przedostała się do butelki, zanim zakończymy tę czynność. 4. Unosimy balonik do góry i przesypujemy jego zawartość do butelki. W trakcie doświadczenia między sodą oczyszczoną a octem zachodzi reakcja, podczas której wydziela się gaz – dwutlenek węgla – wypełniający balon.
iol4ggGahE_d5e440
3. Czym różni się zjawisko fizyczne od reakcji chemicznej?
Zjawiska fizycznezjawisko fizyczne (przemiana fizyczna)Zjawiska fizyczne i przemiany chemiczne towarzyszą nam każdego dnia. Nie zawsze bez trudu możemy ocenić ich rodzaj. W wielu przypadkach sama obserwacja procesu nie wystarczy, aby można było określić, czy w jego wyniku powstała nowa substancja, czy tylko zmieniły się właściwości fizyczne (na przykład stan skupienia) substancji ulegającej tej przemianie. Zastosowane czynniki również nie determinują rodzaju przemiany. W wyniku ogrzewania substancja może albo ulec przemianie fizycznej, albo wziąć udział w reakcji chemicznej.
W efekcie zmieszania dwóch różnych substancji może powstać ich mieszanina (zjawisko fizyczne) bądź też zajść reakcja chemiczna. Jest to uzależnione od właściwości samych substancji oraz od warunków, w jakich się znajdują. W przewidywaniu rodzaju przemian pod wpływem różnych czynników bardzo przydatna jest wiedza na temat właściwości substancji.
Mieszanie siarki z żelazem i ogrzewanie powstałej mieszaniny1
Doświadczenie 3
Problem badawczy
Jakie przemiany zachodzą podczas zmieszania ze sobą, a następnie ogrzania siarki i żelaza?
Hipoteza
Mieszanie siarki z żelazem jest przemianą fizyczną, a w wyniku ich ogrzania zachodzi reakcja chemiczna.
Co będzie potrzebne
siarka,
żelazo w postaci pyłu (tzw. pył żelazny),
moździerz,
łopatki,
płytka ceramiczna,
palnik gazowy.
Instrukcja
Odważ 2 g siarki i 3,5 g żelaza.
Przesyp odważone ilości pierwiastków do moździerza i starannie wymieszaj.
Sprawdź, czy w mieszaninie nadal znajduje się żelazo – zbliż do niej magnes.
Przenieś mieszaninę siarki i żelaza na płytkę ceramiczną.
Płytkę umieść na trójnogu i ogrzewaj od spodu płomieniem palnika.
Ogrzewanie prowadź do momentu, aż mieszanina ulegnie rozżarzeniu.
Po ustaniu wszelkich zmian sprawdź za pomocą magnesu obecność żelaza w powstałej masie.
Podsumowanie
Siarka po zmieszaniu z żelazem tworzy mieszaninę barwy szarej. Zbliżony do jej powierzchni magnes przyciąga pył żelaza. Po ogrzaniu do wysokiej temperatury mieszanina zapala się. Żar obejmuje całą mieszaninę. Po zakończeniu żarzenia się powstaje masa o czarnej barwie. Magnes nie przyciąga żadnych jej składników. Pył żelazny można wyodrębnić z jego mieszaniny z siarką za pomocą magnesu. Podczas ogrzewania w mieszaninie zachodzi reakcja chemiczna – siarka reaguje z żelazem. Powstaje nowa substancja, która – w przeciwieństwie do żelaza – nie wykazuje właściwości magnetycznych.
R1XfyMrG1dN4I1
iol4ggGahE_d5e544
4. Jak możemy opisać reakcje chemiczne?
Chemicy znaleźli uniwersalny sposób opisywania przemian chemicznych, podczas których jedne substancje przemieniają się w inne. Za pomocą strzałki wskazują kierunek przemiany – od substancji, które wzięły udział w reakcji chemicznej do substancji, które powstały:
Substancje, które ulegają przemianie chemicznej, nazywamy substratamisubstratysubstratami, a substancje, które powstają w jej wyniku, określa się mianem produktówproduktyproduktów. Zapis, w którym za pomocą strzałek przedstawia się sumarycznie przejście od substratów do produktów, nazywa się równaniem reakcji chemicznejrównanie reakcji chemicznejrównaniem reakcji chemicznej. Ogólny jej schemat jest następujący:
W równaniu reakcji chemicznej substraty znajdują się zawsze po lewej stronie strzałki, produkty zaś – po prawej. Strzałka skierowana jest od substratów do produktów.
W doświadczeniu 2 z siarki i tlenu otrzymaliśmy tlenek siarki(IV). Siarka przereagowała z tlenem zawartym w powietrzu. Reakcję tę możemy opisać następującym równaniem:
Doświadczenie 3., polegające na ogrzewaniu siarki z żelazem, doprowadziło do powstania siarczku żelaza(II). Tę przemianę chemiczną możemy przedstawić za pomocą następującego równania:
Inną reakcję chemiczną, w której wyniku z magnezu otrzymujemy tlenek magnezu, możemy opisać równaniem:
Przykłady równań reakcji z określeniem poszczególnych substancji biorących udział w przemianie chemicznej
Równanie reakcji chemicznej
Substraty
Produkty
siarka, żelazo
siarczek żelaza(II)
siarka, tlen
tlenek siarki(IV)
magnez, tlen
tlenek magnezu
wodór, tlen
woda
sód, chlor
chlorek sodu
węgiel, tlen
tlenek węgla(IV)
wapń, tlen
tlenek wapnia
wodór, chlor
chlorowodór
iol4ggGahE_d5e623
Podsumowanie
Zjawiska fizyczne polegają na zmianie właściwości fizycznych substancji. Podczas tych procesów nie powstają nowe pierwiastki ani nowe związki chemiczne.
Przemiana chemiczna to proces, podczas którego jedne substancje przekształcają się w inne.
Substancje, które ulegają przemianom w reakcji chemicznej, to substraty, natomiast te, które z nich powstają, to produkty.
Równanie reakcji chemicznej to symboliczny zapis przebiegu reakcji chemicznej. Po lewej stronie równania zapisuje się substraty, po prawej – produkty. Za pomocą strzałki zaznacza się kierunek reakcji od substratów do produktów.
Praca domowa
Polecenie 2.1
Korzystając z substancji używanych w kuchni, zaproponuj dwa doświadczenia ilustrujące zjawisko fizyczne i przemianę chemiczną. Opisz doświadczenie w zeszycie.
iol4ggGahE_d5e678
Słowniczek
produkty
produkty
substancje, które powstają w wyniku reakcji chemicznej
reakcja chemiczna (przemiana chemiczna)
reakcja chemiczna (przemiana chemiczna)
proces, w którym z jednej substancji lub większej ich liczby powstaje jedna lub więcej nowych substancji o odmiennych właściwościach
równanie reakcji chemicznej
równanie reakcji chemicznej
zapis przebiegu reakcji chemicznej za pomocą symboli i wzorów chemicznych; przedstawia substraty i produkty reakcji oraz często warunki zachodzenia danej reakcji
substraty
substraty
substancje, które biorą udział w przemianie chemicznej
zjawisko fizyczne (przemiana fizyczna)
zjawisko fizyczne (przemiana fizyczna)
proces, w wyniku którego zmieniają się właściwości fizyczne substancji
iol4ggGahE_d5e782
Zadania
Ćwiczenie 1
R1OZ8jX8PZiVs1
Ćwiczenie 2
R16YpNDbanxvx1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Połącz w pary substraty i produkty reakcji chemicznych.
chlorek sodu, siarczek magnezu, woda
siarka + magnez
wodór + tlen
sód + chlor
Źródło: Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
R1L3XpYknCHHk1
Ćwiczenie 4
Rm11y66T4cfyg1
Ćwiczenie 5
R3P4JyG5RTN5C1
Ćwiczenie 6
R1MbkkeG1mytA1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Zakwalifikuj czynności i zjawiska do odpowiednich kategorii.
krzepnięcie wody, pieczenie ciasta, palenie się świecy, topnienie masła, rozpuszczenie mydła w wodzie, parowanie wody ze zbiorników wodnych, smażenie mięsa, dodanie octu do sody oczyszczonej, palenie drewna w ognisku, fotosynteza, kiszenie ogórków, rozcieńczanie soku, krojenie warzyw na sałatkę, grillowanie warzyw, tworzenie szronu, topnienie lodów, korozja metali, złamanie ołówka
przemiany fizyczne
przemiany chemiczne
Źródło: Agnieszka Kamińska-Ostęp, Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 7
RDUIp4aTIh5O31
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Oceń, czy podane zdania są prawdziwe, czy fałszywe.
Prawda
Fałsz
W wyniku zjawisk fizycznych mogą, ale niekoniecznie muszą powstać nowe substancje.
□
□
W reakcji chemicznej zawsze powstają nowe substancje.
□
□
Substancje, które otrzymujemy w wyniku reakcji chemicznej, to substraty.
□
□
Pod wpływem wysokiej temperatury zachodzi wyłącznie przemiana chemiczna.
□
□
W zapisie równania reakcji chemicznej substraty umieszcza się po lewej stronie strzałki.
□
□
Źródło: Agnieszka Kamińska-Ostęp, Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY 3.0.