1. Źródła węgla i węglowodorów w przyrodzie

Głównymi naturalnymi źródłami węgla i węglowodorów w przyrodzie są kopalinykopalinakopaliny, takie jak węgle kopalne, ropa naftowa oraz gaz ziemny.

Węgle kopalne – naturalne źródło węgla

Węgle kopalne to skały osadowe, które zostały utworzone na skutek gromadzenia się i rozkładu szczątków roślinnych, w sprzyjających ku temu warunkach (warunki beztlenowe, wysoka temperatura i ciśnienie). W ich skład wchodzą różnorodne (wielkocząsteczkowe) związki organiczne, zbudowane głównie z węgla, wodoru, tlenu, azotu oraz siarki, a także różnego rodzaju minerały (np. sole typu krzemiany, siarczki i węglany), woda, a nawet śladowe ilości tzw. pierwiastków rzadkich (np. german i uran). W zależności od procentowej zawartości węgla pierwiastkowego, wyróżnia się różne rodzaje węgli kopalnych: węgiel kamienny, brunatny, antracyt, szungit oraz torf.

Zwróć uwagę, że w języku potocznym używamy sformułowania “węgiel”, w odniesieniu do materiału opałowego stosowanego wciąż w wielu domach. Zauważ, że nie jest to jednak czysty węgiel, ale przeważnie różnego rodzaju związki organiczne,  których cząsteczki zbudowane są z atomów węgla.

Z kolei węgiel drzewny, stosowany jako paliwo do grillów, to czarna substancja wytwarzana w procesie obróbki drewna (tzw. suchej destylacji). Jego głównym składnikiem jest węgiel pierwiastkowy, zanieczyszczony popiołem i licznymi związkami organicznymi.

Polecenie 1

Zapoznaj się z poniższą galerią zdjęć, które ukazują rodzaje węgli kopalnych. Następnie uszereguj poznane węgle kopalne wg wzrastającego stopnia uwęglenia (zawartości węgla pierwiastkowego).

R1ZYQTIAgNc3e

Na grafice przedstawiony został kawałek węgla kamiennego. Gruda węgla przypomina ciemny kamień, powierzchnia nieregularna. Tło czarne.

RxwXMuWLniUR8

Grafika przedstawia hałdę węgla brunatnego składającą się z małych nieregularnych kawałków węgla. Za górką węgla po prawej stronie widoczny jest fragment taśmy do przesuwania wydobytych kawałków.

R1lNDKa6onsGr

Na białym tle widoczny kawałek antracytu. Kawałek kształtem zbliżony jest do kwadratu. Jest czarny i miejscami odbija światło lampy.

RZne3VxvVxcs7

Na zdjęciu przedstawiona jest gruda torfu. Kształtem i strukturą przypomina grudę ziemi.

RPoBxwxdFCkaK

Grafika przedstawia zdjęcie szungitu. Szungit na zdjęciu posiada powierzchnię miejscami gładką, widoczne ślady cięcia. Powierzchnia wydaje się być jak powierzchnia metalu, lekko połyskliwa.

RsqWi1PSunfdT

Elementy do uszeregowania: 1. węgiel brunatny, 2. szungit, 3. węgiel kamienny, 4. antracyt, 5. torf

Elementy do uszeregowania: 1. węgiel brunatny, 2. szungit, 3. węgiel kamienny, 4. antracyt, 5. torf

Ropa naftowa

Ropa naftowa to paliwo kopalne, będące ciekłą mieszaniną węglowodorów (głównie alkanów), które występują w stałym, ciekłym i gazowym stanie skupienia. Do rozdzielenia ropy naftowej na składniki (tzw. frakcje) wykorzystuje się proces tzw. destylacjidestylacja (łac. destillatio, de- =od i stillare = skraplanie, od stilla = kropla)destylacji frakcjonowanej. Dzięki niemu otrzymuje się mieszaniny węglowodorów, których cząsteczki zbudowane są ze zbliżonej liczby atomów węgla (mają zbliżone temperatury wrzenia). Produktami przeprowadzanego w rafineriach procesu destylacji frakcjonowanej ropy naftowej, są między innymi:

Indeks górny Źródło: Hassa R., Mrzigod A., Mrzigod J., To jest chemia, poziom podstawowy, Warszawa 2012, str. 53. Indeks górny koniec^{Źródło: Hassa R., Mrzigod A., Mrzigod J., To jest chemia, poziom podstawowy, Warszawa 2012, str. 53.}

R1Icu7hoFzTkH

Zdjęcie przedstawia widok rafinerii w Płocku. Na pierwszym planie widoczne są zielone korony drzew. Za nimi znajdują się cztery kominy, z których dwa pomalowane są na przemian w czerwone i białe poziome pasy. Trzeci komin jest beżowy, natomiast wokół czwartego znajduję się biało czerwone metalowe zbrojenie. Z czwartego komina wydobywa się żółty płomień. Po obu stronach kominów znajdują się dwa prostokątne budynki rafinerii.

Gaz ziemny

Gaz ziemny to także paliwo kopalne, ale jego głównym składnikiem jest metan. W składzie posiada także inne węglowodory o stosunkowo niewielkich masach cząsteczkowych, takie jak etan, propan oraz butan oraz inne związki organiczne i minerały.

2. Zastosowanie węgla

1

Polecenie 3

Zapoznaj się z poniższym materiałem filmowym, a następnie wymień jak najwięcej zastosowań węgla pierwiastkowego, które zostały w tym materiale przedstawione.

RGipFb7evSLCt

Pokaz slajdów złożony ze zdjęć i z grafik przedstawiający zastosowanie węgla w różnych dziedzinach życia.

Pokaz slajdów złożony ze zdjęć i z grafik przedstawiający zastosowanie węgla w różnych dziedzinach życia.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RGipFb7evSLCt

Pokaz slajdów złożony ze zdjęć i z grafik przedstawiający zastosowanie węgla w różnych dziedzinach życia.

RSmSiN6I6YEGf

Odpowiedź: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Czy w materiale wymienione zostały wyłącznie zastosowania węgla pierwiastkowego?

Pokaż odpowiedź

Ile z poniższych przykładów zastosowań węgla pierwiastkowego udało Ci się wymienić?

Węgiel jest stosowany:

• jako surowiec opałowy;

• do wyrobu biżuterii;

• w medycynie do leczenia między innymi biegunek i usuwania toksyn (tzw. węgiel aktywowany (aktywny));

• w filtrach (węglowych), wykorzystywanych do oczyszczania wody między innymi do picia;

• w filtrach (węglowych) w okapach kuchennych do neutralizacji zapachów;

• jako dodatek do mydła (odblokowuje pory).

3. Zastosowanie węglowodorów nasyconych – alkanów

Ropa naftowa, gaz ziemny i węgle kopalne wymieniane są najczęściej w aspekcie ich wykorzystania jako źródeł energii. Zwróć jednak uwagę, że wszystkie trzy wymienione kopaliny należą do nieodnawialnych źródeł energii (szybkość procesów ich powstawania jest znacznie wolniejsza niż eksploatacja), a ich spalanie wiąże się z emisją do atmosfery różnego rodzaju zanieczyszczeń. Mimo to, najpowszechniej używa się alkanów jako paliw. Są również surowcami do produkcji wielu innych produktów, m.in. przemysłu chemicznego i farmaceutycznego.

R1OYaF1KjO14Q

Zdjęcie przedstawia naturalne źródła węglowodorów. Grafika przedstawiona jest z trzech części. Pierwsza część przedstawia robotnika odwróconego przodem do koparki. Pod łyżką koparki są przewody koło których z ziemi tryska ropa, podpis "ropa naftowa". Część druga: widać niebieskie płomienie palnika gazowego kuchennego, podpis "gaz ziemny". Trzecia część: kawałki czarnego węgla kamiennego. Podpis "węgiel kamienny".

Metan jest stosowany jako paliwo w instalacjach na gaz ziemny (jako gaz opałowy), do produkcji wodoru, kwasu octowego oraz materiałów wybuchowych. Mieszanina propanu i butanu służy jako paliwo do samochodów (gaz LPG), a także do napełniania zapalniczek, butli turystycznych i jako paliwo do samochodów.

Mieszanina alkanów zawierających w cząsteczkach od $16$ do $48$ atomów węgla (a więc węglowodorów nasyconych w stałym stanie skupienia) to tzw. parafinaparafina (łac. parum affinis = mający mało pokrewieństw)parafina. Wykorzystuje się ją m.in. w przemyśle kosmetycznym do produkcji sztucznej wazeliny i kremów, ale również do produkcji świec, past połyskowych, smarów, a nawet do zabezpieczania serów przed powstawaniem na ich powierzchni pleśni. Parafina ma zastosowanie także w farmacji, między innymi jako środek przeczyszczający, stosowany w leczeniu zaparć.

RJDDz38h0Mrig

Zdjęcie przedstawia palnik kuchenki gazowej. Palnik jest włączony, pali się niebieskim płomieniem.

R14dzo4R8zB3e

Zdjęcie przedstawia dwa szare zbiorniki na gaz z czerwonymi gumowymi zabezpieczeniami, które znajdują się na górnym zaworze w butli. Butle stoją na zewnątrz na betonowym podłożu, a za nimi na drugim planie widać rusztowanie z ułożonymi brązowymi i niebieskimi plastikowymi rurami.

RLTIytj43qlHQ

Na zdjęciu ukazane są trzy świeczniki z białymi świeczkami wykonanymi z parafiny. Pierwszy i trzeci świecznik mają kształt talerzyków, a na środku jest miejsce na świeczkę. Posiadają one uchwyty, dzięki którym łatwo można je przenieść. Ostatni świecznik jest pozłacany. Środkowy świecznik jest wyższy od pozostałych i ma ozdobną nóżkę. Świeczniki wykonane są prawdopodobnie z mosiądzu.

4. Zastosowanie węglowodorów nienasyconych – alkenów i alkinów

Spośród poznanych przez Ciebie węglowodorów nienasyconych, najwięcej zastosowań praktycznych mają eten i etyn.

Badanie szybkości dojrzewania owoców

Doświadczenie 1

Przeprowadź doświadczenie $1$, a poznasz jedną z właściwości etenu, jaka wykorzystywana jest m.in. w przemyśle spożywczym. Wybierz i zweryfikuj  hipotezę. Napisz obserwacje i wnioski. Jeśli nie masz możliwości samodzielnego wykonania doświadczenia, zapoznaj się z animacją przedstawiającą jego przebieg.

Rb5gasYSBerBD

Problem badawczy: Czy dojrzałe owoce wpływają na szybkość dojrzewania innych owoców?. Hipoteza: Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją. Hipoteza 1: W obecności dojrzałych owoców niedojrzałe zaczną szybciej dojrzewać. Hipoteza 2: Dojrzałe owoce nie wpływają na szybkość dojrzewania innych owoców. (Wybierz: Hipoteza 1, Hipoteza 2). Co będzie potrzebne: dwa zielone (niedojrzałe) banany; dojrzałe jabłko; dwa duże krystalizatory, szklane miski lub worki foliowe. Instrukcja: 1. Zielonego banana umieść obok dojrzałego jabłka i obydwa owoce szczelnie przykryj, np. szklaną miską. 2. Drugiego banana także przykryj inną szklaną miską (próba kontrolna). 3. Owoce pozostaw pod przykryciem na dwa dni. Obserwuj zachodzące zmiany.

Przeprowadzono doświadczenie $1$. Analizując je poznasz jedną z właściwości etenu, jaka wykorzystywana jest m.in. w przemyśle spożywczym. Wybierz i zweryfikuj  hipotezę. Napisano obserwacje i wnioski.

Czy dojrzałe owoce wpływają na szybkość dojrzewania innych owoców?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

W obecności dojrzałych owoców niedojrzałe zaczną szybciej dojrzewać.

Dojrzałe owoce nie wpływają na szybkość dojrzewania innych owoców.

Co będzie potrzebne

• dwa zielone (niedojrzałe) banany;

• dojrzałe jabłko;

• dwa duże krystalizatory, szklane miski lub worki foliowe.

Instrukcja

Zielonego banana umieszczono obok dojrzałego jabłka i obydwa owoce szczelnie przykryto, np. miską szklaną. Drugiego banana także przykryto inną miską (próba kontrolna). Owoce pozostawiono pod przykryciem na dwa dni. Zaobserwowano zachodzące zmiany.

Obserwacje

Banan, który znajdował się razem z jabłkiem, zmienił barwę z zielonej na żółtą. Banan z próby kontrolnej pozostał zielony.

Wnioski

Banan, który znajdował się pod przykryciem razem z dojrzałym jabłkiem, dojrzał szybciej niż banan z próby kontrolnej. Obecność dojrzałych owoców przyspiesza proces dojrzewania innych owoców.

RgCkPKykrNqU8

Film przedstawia doświadczenie badające wpływ dojrzałych owoców na proces dojrzewania.

Film przedstawia doświadczenie badające wpływ dojrzałych owoców na proces dojrzewania.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RgCkPKykrNqU8

Film przedstawia doświadczenie badające wpływ dojrzałych owoców na proces dojrzewania.

1

Polecenie 4

R1C2pGYa1dCDB

Obserwacje: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Obserwacje: Zwróć uwagę na kolory obydwu bananów po zakończeniu doświadczenia.

Wnioski: O czym mogą świadczyć poczynione obserwacje? Który banan dojrzał szybciej?

Pokaż odpowiedź

Obserwacje: Czy w zapisanych przez Ciebie obserwacjach znajdują się poniższe informacje?

Banan, który znajdował się razem z jabłkiem, zmienił barwę z zielonej na żółtą. Banan z próby kontrolnej pozostał zielony.

Wnioski: Czy w zapisanym przez Ciebie wniosku znajduje się odniesienie do wybranej hipotezy?

Banan, który znajdował się pod przykryciem razem z dojrzałym jabłkiem, dojrzał szybciej niż banan z próby kontrolnej. Obecność dojrzałych owoców przyspiesza proces dojrzewania innych owoców.

Polecenie 4

W jakim celu przykryto owoce szklanym naczyniem?

R1FYXv9aiszQb

(Uzupełnij).

Pokaż odpowiedź

Dzięki umieszczeniu owoców w szklanym naczyniu, możliwe było obserwowanie wpływu dojrzałęgo jabłka na dojrzewanie banana. Gaz, któy wydziela się z dojrzałych owoców został zatrzymany w szklanym naczyniu, przez co zwiększało się jego stężenie, co przyspieszyło dojrzewanie banana.

Dojrzałe owoce, w tym przypadku jabłko, wydzielają eten – gaz, który odpowiada za szybsze dojrzewanie owoców. Tę właściwość etenu uwzględnia się w branży przemysłowej, podczas przechowywania i sprzedaży owoców, głównie bananów (te najczęściej zbiera się, gdy są jeszcze niedojrzałe, zielone). Aby banany w przechowalniach przedwcześnie nie dojrzewały, usuwa się z pomieszczenia wydzielany przez nie eten. Z kolei bezpośrednio przed sprzedażą, owoce te wystawia się na bezpośrednie działanie etenu (trwające od $4$ do $7$ dni), które skutkuje ich szybkim dojrzewaniem.

Wiedza o tym, że rośliny wydzielają eten, wykorzystywana jest także w rolnictwie do przyspieszania procesu dojrzewania owoców i regulowania wzrostu upraw. Etylen jest bowiem tzw. hormonemhormony (gr. hormao = rzucać się, pędzić)hormonem wzrostu roślin – związkiem chemicznym odpowiedzialnym za kiełkowanie nasion, kwitnienie, dojrzewanie owoców, a także usychanie płatków i liści. Nierzadko zdarza się, że zachodzi potrzeba zebrania niedojrzałych jeszcze owoców. Sytuacje takie mają miejsce np. podczas niesprzyjających warunków pogodowych (wichury, grad, przymrozki) czy w momencie ataku uprawy przez szkodniki. Aby przyspieszyć dojrzewanie plonów przechowywanych w magazynach, poddaje się je właśnie działaniu etenu.

Reakcje polimeryzacji i przykładowe zastosowania ich produktów

Związki nienasycone, a więc takie, które posiadają przynajmniej jedno wiązanie wielokrotne pomiędzy atomami węgla w cząsteczce, w odpowiednich warunkach mogą łączyć się ze sobą, tworząc długie łańcuchy węglowe. Opisana przemiana to reakcja polimeryzacjireakcja polimeryzacjireakcja polimeryzacji. Polega ona na łączeniu się wielu cząsteczek (tzw. monomerówmonomerymonomerów) w jedną cząsteczkę o bardzo długim łańcuchu (polimerpolimery (gr. polymeres – zbudowany z wielu części)polimer). Reakcja polimeryzacji jest wykorzystywana do otrzymywania polimerów syntetycznych, które z kolei wchodzą w skład tworzyw sztucznych. Z nich produkuje się wiele przedmiotów codziennego użytku.

Na poniższej grafice przedstawiono możliwe sposoby zapisu równania reakcji polimeryzacji etenu:

Podczas polimeryzacji etenu, na skutek działania wysokiego ciśnienia i podwyższonej temperatury oraz katalizatora, jedna z par elektronowych wiążących atomy węgla w wiązaniu podwójnym zostaje rozerwana (w uproszczeniu: wiązanie podwójne przekształca się w wiązanie pojedyncze). Dwa elektrony, które tworzyły rozrywaną parę elektronową zostają podzielone pomiędzy dwa atomy węgla połączone uprzednio wiązaniem podwójnym. Tym samym każdy ze wspomnianych atomów węgla ma jeden “wolny” (niesparowany) elektron. W takiej formie (pojedyncze wiązanie pomiędzy atomami węgla i po jednym niesparowanym elektronie na każdym z nich) cząsteczka etenu jest bardzo reaktywna. W związku z tym bardzo szybko przyłącza się do kolejnej cząsteczki etenu, powodując rozerwanie w niej wiązania podwójnego. Uzyskana w ten sposób cząsteczka (posiadająca niesparowane elektrony na atomach węgla) przyłącza się do kolejnej cząsteczki etenu. Opisany schemat powtarza się jeszcze wiele razy. W wyniku opisanych przemian powstaje jedna, bardzo duża cząsteczka złożona z wielu tzw. merów (najmniejszych powtarzających się fragmentów łańcucha polimeru):

Produktem reakcji polimeryzacji etenu (nazywanego zwyczajowo etylenem) jest polietylen, oznaczany w przemyśle symbolem PE.

Polietylen jest bezbarwnym lub mlecznobiałym, przezroczystym ciałem stałym. Dzięki dużej wytrzymałości, podatności na barwienie i formowanie oraz stosunkowo niskiej cenie, znalazł zastosowanie w produkcji wielu przedmiotów codziennego użytku. Wybrane z nich zilustrowano w poniższej galerii zdjęć.

RwVz1zzHC391E

Grafika przedstawia butelki w trzech rozmiarach, torebkę foliową oraz pokrywkę pojemnika. Folia i pokrywka są przezroczyste, natomiast butelki mają lekko białą barwę. Całość ustawiona jest na drewnianym stole na tle niebieskiej ściany.

RFUHoI9u3entb

Zdjęcie przedstawia zielone dziurkowane skrzynki na butelki i produkty spożywcze. Cały kadr zajmują trzy kolumny skrzyń ułożonych jedna na drugiej w równych rzędach. Widoczne jest 5 rzędów skrzyń.

R1FOD9j66L1sC

Zdjęcie przedstawia kolorowe, rozrzucone klocki.

R10HIgxvLZnx8

Zdjęcie przedstawia zbliżenie na regał, na którym ułożone są okrągłe rury. Rury ułożone są w równych kolumnach. Na zewnątrz są one czerwone, a w środku żółte.

R1OslEB4rKUsS

Grafika przedstawia wiszące kolorowe kable, niebieski, czerwony, zielony, żółty i czarny.

R108OtDZ4TBNP

Zdjęcie przedstawia kobiece dłonie z pomalowanym na niebiesko paznokciami. Na paznokciach przyklejone ozdobne, złote płatki.

R1bxYPGWCNafu

Zdjęcie przedstawia narty położone na śniegu. Narty zielone z wizerunkiem drapieżnego kota.

Podobnie jak eten, reakcjom polimeryzacji mogą ulegać inne alkeny. Szeroko wykorzystywany w przemyśle jest polimer o nazwie polipropylen (oznaczany w przemyśle symbolem PP) – produkt reakcji polimeryzacji propenu:

Wybrane zastosowania polipropylenu przedstawiono na poniższej grafice:

Produkty wykonane z tworzyw sztucznych są stosunkowo tanie i przez to chętnie kupowane i wykorzystywane. Pamiętaj jednak, że powszechne stosowanie produktów wykonanych ze wspomnianych materiałów (np. opakowań jednorazowych) generuje duże ilości odpadów, które w większości przypadków nie ulegają biodegradacji.

Eten jako jeden z podstawowych surowców przemysłu

Eten może ulegać szeregowi różnych reakcji chemicznych, w wyniku których powstają związki chemiczne o dużym znaczeniu przemysłowym i szerokim zastosowaniu. W poniższej galerii zobrazowano wybrane przedmioty codziennego użytku wykonane z substancji, do których uzyskania mógł być wykorzystany eten.

RTBl7B5fllXm1

Zdjęcie przedstawia fragment butelki ustawionej na stole. Butelka z fioletowym płynem. Etykieta na butelce wskazuje na zawartość jaką jest denaturat. Widać również piktogram symbolizujący łatwopalność.

ROwmhB0KeCGL7

Zdjęcie przedstawia pomarszczony kawałek ciemnego jedwabiu.

R1Da74iLrRtsn

Zdjęcie przedstawia próbniki kolorów farb. Kartonowe paski z naniesionymi kolorami i podpisami odcieni.

RC0YAKngMXzFh

Zdjęcie przedstawia białe kulki i ich połączone skupiska - pokruszony styropian.

R1ALSjCWWwbia

Zdjęcie przedstawia nowo wybudowany budynek. z czerwonej cegły. Widok na okno i drzwi balkonowe. Półka balkonowa bez poręczy.

R1HFADbqHhHF5

Zdjęcie przedstawia czerwone wiaderko z białym roztworem. Na wiaderku zawieszona jest drewniana szczotka ze sztywnym żółtym włosiem.

Wybrane zastosowania etynu

Etyn (acetylen), podobnie jak eten, jest surowcem do prowadzonych na skalę przemysłową reakcji chemicznych, prowadzących m.in. do otrzymywania tworzyw sztucznych. Produkty przemian chemicznych etynu są w większości takie same, jak w przypadku etenu.

Sam etyn również może ulegać reakcji polimeryzacji:

Podczas polimeryzacji etynu, jedna z par elektronowych wiążących atomy węgla w wiązaniu potrójnym zostaje rozerwana (w uproszczeniu: wiązanie potrójne przekształca się w wiązanie podwójne). W wyniku zachodzącej reakcji chemicznej, powstaje polimer o nazwie polietyn (poliacetylen, w przemyśle oznaczany symbolem PA):

W łańcuchu węglowym polietynu, pomiędzy atomami węgla występują na przemian wiązania pojedyncze i podwójne. Taki układ wiązań sprawia, że polimer ten przewodzi prąd elektryczny.

Mieszanina etynu z tlenem, ze względu na wysoką temperaturę spalania (wynoszącą około $3000°\text{C}$), jest wykorzystywana w palnikach acetylenowo‑tlenowych do cięcia i spawania metali i ich stopów.

Ciekawostka

Acetylen był paliwem w przenośnych lampach gazowych zwanych karbidówkami. Etyn powstawał w reakcji karbidu (związku o wzorze ${\text{CaC}}_2$) z wodą, która zachodziła bezpośrednio w zbiorniku lampy. Źródłem światła była reakcja niecałkowitego spalania etynu (związek ten spala się żółtym płomieniem). Ze względu na zapach karbidu, takie lampy rzadko były stosowane w domach. Używali ich górnicy, kolejarze oraz cykliści. Posługiwano się nimi również w latarniach ulicznych i morskich. Straciły na znaczeniu po wojnie wraz z rozpowszechnieniem elektryczności.

Rz48njD2KP02y

Grafika składa się ze zdjęcia po lewej stornie oraz rysunku po prawej. Na zdjęciu przedstawiono zbliżenie na lampę rowerową karbidówkę w kolorze miedzianym. Przy lampie znajduję się podłużny niewielki zbiornik, którego budowę i działanie przedstawia rysunek po prawej stronie. Na rysunku znajduję się prostokątny pojemnik, wewnątrz, którego znajduję się mniejszy prostokąt. Przestrzeń między nimi jest zakreskowana i podpisana jako woda. Na dole mniejszego prostokąta narysowana jest siatka podpisana kratka. Nad nią znajdują się owalne kamyczki podpisane karbid. Pole nad kamykami jest zakropkowane i podpisane acetylen. Na samej górze dużego prostokąta na środku narysowany jest zawór, a po prawej stronie przy brzegu śrubka.

Podsumowanie

• Węglowodory znalazły zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu.

• Alkany (których głównym źródłem są ropa naftowa i gaz ziemny) wykorzystywane są najczęściej jako paliwa.

• Eten przyspiesza dojrzewanie owoców, co wykorzystuje się m.in. w rolnictwie i przemyśle spożywczym.

• Węglowodory nienasycone (np. eten, propen, etyn) w odpowiednich warunkach ulegają reakcji polimeryzacji. Dzięki temu małe pojedyncze cząsteczki – monomery – łączą się w długie łańcuchy cząsteczek – polimery.

• Produktami reakcji polimeryzacji etenu, etynu i propenu są kolejno polimery o nazwach: polietylen (PE), poliacetylen (PA) oraz polipropylen (PP).

• Eten i etyn są substratami do otrzymywania innych związków chemicznych na skalę przemysłową, z których to z kolei otrzymuje się najczęściej odpowiednie polimery i tworzywa sztuczne.

Słownik

Ćwiczenia

Pokaż ćwiczenia:

1

Ćwiczenie 1

RroC0fWHfdyK2

zadanie interaktywne

zadanie interaktywne

Określ, czy podane zdania są prawdziwe, czy fałszywe.

	Prawda	Fałsz
Eten jest używany w palnikach acetylenowo-tlenowych.	□	□
Polietylen można otrzymać w reakcji polimeryzacji etenu.	□	□
Metan ulega reakcji polimeryzacji.	□	□
Wszystkie tworzywa syntetyczne ulegają biodegradacji.	□	□

1

Ćwiczenie 2

RCmwHh92dklQb

Uzupełnij wzory strukturalne cząsteczek związków organicznych w taki sposób, aby poniższy zapis przedstawiał równanie reakcji polimeryzacji etenu. W tym celu przeciągnij symbole atomów w odpowiednie miejsca.

Uzupełnij wzory strukturalne cząsteczek związków organicznych w taki sposób, aby poniższy zapis przedstawiał równanie reakcji polimeryzacji etenu. W tym celu przeciągnij symbole atomów w odpowiednie miejsca.

Uzupełnij zapis reakcji polimeryzacji etylenu. Pamiętaj o odpowiednich warunkach reakcji.

RwF0ZaJrkQ59s

Ćwiczenie interaktywne

Ćwiczenie interaktywne

1

Ćwiczenie 3

R13gphugKT0a1

zadanie interaktywne

Etylen jest hormonem roślinnym przyśpieszającym dojrzewanie owoców. Aby doświadczenie zbadać, czy dojrzałe jabłka wydzielają etylen należy umieścić

• w pojemniku I dojrzałe jabłko i niedojrzałego banana, w II pojemniku niedojrzałego banana (próba kontrolna).
• w pojemniku I dojrzałe jabłko i niedojrzałego banana, II pojemnik należy zostawić pusty (próba kontrolna).
• w pojemniku I niedojrzałe jabłko i dojrzałego banana, w II pojemniku niedojrzałego banana (próba kontrolna).
• w pojemniku I dojrzałe jabłko, w II pojemniku dwa niedojrzałe banany (próba kontrolna).
• w pojemniku I dojrzałe jabłko i niedojrzałego banana, w II pojemniku dojrzałe jabłko (próba kontrolna).

2

Ćwiczenie 4

RqFQjxzY202PF

zadanie interaktywne

zadanie interaktywne

Wskaż zastosowania metanu, propanu i butanu oraz etanu. Przyporządkuj hasła do nazw odpowiednich węglowodorów.

środek stosowany w przemyśle spożywczym do przyspieszania dojrzewania owoców i warzyw, paliwo w piecach centralnego ogrzewania (gaz opałowy), paliwo do napełniania zapalniczek, paliwo do samochodów, paliwo w instalacjach na gaz ziemny, paliwo w kuchenkach gazowych, substrat do produkcji tworzyw sztucznych, paliwo w butlach turystycznych

metan
propan, butan
eten

2

Ćwiczenie 5

RUqDyKKqou7nk

zadanie interaktywne

zadanie interaktywne

Uzupełnij luki w tekście. Wybierz właściwe określenia spośród podanych.

cząsteczek, przyjmowaniu elektronów, Addycja, elektronów, polimerem, łączeniu się, krótkim, oddawaniu elektronów, długim, monomerem, monomerami, polimerami, Polimeryzacja, neutronów, Uwodornienie

................................................ jest procesem polegającym na ................................................ wielu ................................................ zwanych ................................................ w jedną cząsteczkę o bardzo ................................................ łańcuchu zwaną .................................................

2

Ćwiczenie 6

Poniżej przedstawiono fragment łańcucha cząsteczki polipropylenu:

RABFju8QtQ2j2

R19kMz81H10Gz

Wskaż odpowiedź, w której prawidłowo narysowano wzory półstrukturalne monomeru oraz meru polipropylenu.

Wskaż odpowiedź, w której prawidłowo narysowano wzory półstrukturalne monomeru oraz meru polipropylenu.

Z ilu atomów węgla składa się monomer i mer polipropylenu? Jakie wiązanie w nich występują? Wskaż prawidłową odpowiedź.

R1AcLOSiaJNgl

Możliwe odpowiedzi: 1. monomer: 3 atomy węgla, jedno wiązanie podwójne i jedno wiązanie pojedyncze; mer: 3 atomy węgla, wiązania pojedyncze, 2. monomer: 3 atomy węgla, wiązania pojedyncze; mer: 3 atomy węgla, jedno wiązanie podwójne i jedno wiązanie pojedyncze, 3. monomer: 3 atomy węgla, jedno wiązanie podwójne i jedno wiązanie pojedyncze; mer: jeden atom węgla, wiązania pojedyncze, 4. monomer: 3 atomy węgla, jedno wiązanie pojedyncze i jedno wiązanie podwójne; mer: 2 atomy węgla, wiązania pojedyncze

3

Ćwiczenie 7

Etyn otrzymywany był bezpośrednio w jednym ze zbiorników lampy, w którym zachodziła reakcja chemiczna karbidu (${\mathrm{CaC}}_2$) z wodą. W drugim zbiorniku zachodziła reakcja niecałkowitego spalania etynu (prowadząca do otrzymania do sadzy), będąca źródłem światła w lampie. Etyn wykorzystywany był przeszło 100 lat temu w lampach zwanych karbidówkami.

R15fyDVk6uikk

Spośród podanych poniżej równań reakcji wybierz i zaznacz te, które były podstawą działania lampy karbidówki. Możliwe odpowiedzi: 1. ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_2+\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}{)}_2\to {\mathrm{CaC}}_2+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, 2. ${\mathrm{CaC}}_2+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_2+\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}{)}_2$, 3. $2{\mathrm{CaC}}_2+4{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_4+2\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}{)}_2$, 4. $2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_2+5{\mathrm{O}}_2\to 4{\mathrm{CO}}_2+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, 5. $2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_2+{\mathrm{O}}_2\to 4\mathrm{C}+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, 6. ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_2+{\mathrm{O}}_2\to \mathrm{CO}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, 7. ${\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_4+{\mathrm{O}}_2\to 4\mathrm{C}+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

31

Ćwiczenie 8

Poniżej znajduje się tekst w języku angielskim, który opisuje w skrócie właściwości użytkowe polimerów oraz korzyści ich stosowania w różnych gałęziach przemysłu. Zapoznaj się z tym tekstem, a następnie wymień jak najwięcej właściwości polimerów, pozwalających na ich zastosowanie w życiu codziennym, oraz korzyści wynikających z ich użytkowania.

1

Nowadays, synthetic polymers are used in almost all walks of life. Modern society would look very different without them. The spreading of polymer use is connected to their unique properties: low density, low cost, good thermal/electrical insulation properties, high resistance to corrosion, low‑energy demanding polymer manufacture and facile processing into final products. For a given application, the properties of a polymer can be tuned or enhanced by combination with other materials, as in composites. Their application allows to save energy (lighter cars and planes, thermally insulated buildings), protect food and drinking water (packaging), save land and reduce use of fertilizers (synthetic fibres), preserve other materials (coatings), protect and save lifes (hygiene, medical applications). A representative, non‑exhaustive list of applications is given below.

Indeks dolny Źródło: Polymer, wikipedia.org, 11.03.2021, dostęp 20.05.2021. Indeks dolny koniec_{Źródło: Polymer, wikipedia.org, 11.03.2021, dostęp 20.05.2021.}

Re1GVi0C9Ea8B

Odpowiedź: (Uzupełnij).

Glossary

Glossary

polymer

polymer

R3vu4J1QchAA1

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/a/Dyf5Y6ZsS

polimer

density

density

R1Xaitp6MqYMn

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/a/Dyf5Y6ZsS

gęstość

insulation

insulation

RJTqeaKlkxHJs

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/a/Dyf5Y6ZsS

izolacja

resistance

resistance

Rg7O2m9usD12S

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/a/Dyf5Y6ZsS

odporność

corrosion

corrosion

R1AfkrpQl9Swy

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/a/Dyf5Y6ZsS

korozja

fertilizers

fertilizers

RdaN4bX2TKNHZ

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/a/Dyf5Y6ZsS

nawozy

synthetic fibres

synthetic fibres

R10qdP7AoIW2y

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/a/Dyf5Y6ZsS

włókna syntetyczne

preserve

preserve

RXSa2LPJwSEly

Nagranie dostępne pod adresem https://zpe.gov.pl/a/Dyf5Y6ZsS

konserwować

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż odpowiedź

Ile z poniższych informacji znalazło się w Twojej odpowiedzi?

Właściwości polimerów, które sprawiają, że są one chętnie wykorzystywane w różnych dziedzinach życia, to m.in.:

$1$. niska gęstość; $2$. dobre właściwości izolacyjne – izolacja termiczna; $3$. dobre właściwości izolacyjne – izolacja elektryczna; $4$. duża odporność na korozję.

Produkcja polimerów nie wymaga stosowania zbyt wysokich nakładów energii, co rzutuje na stosunkowo niskie ceny ich wytwarzania. Ponadto polimery można łatwo przetwarzać, dodając do nich różnego rodzaju substancji chemicznych, modyfikując tym samym ich wybrane cechy tak, aby materiał spełniał odpowiednie właściwości użytkowe.

Wykorzystywanie polimerów (najczęściej jako zamienników np. do przedmiotów wykonanych z innych materiałów, np. metali i ich stopów) pozwala na:

$1$. oszczędzanie energii (ocieplone budynki, lżejsze samochody); $2$. odpowiednią ochronę żywności i wody pitnej (przemysł opakowaniowy); $3$. ograniczenie zużycia nawozów sztucznych (np. w foliach ogrodniczych wykorzystuje się włókna syntetyczne); $4$. konserwowanie innych materiałów; $5$. ochronę i ratowanie życia (z tworzyw sztucznych wykonane są różnego rodzaju sprzęty medyczne lub ich części, strzykawki itd.).

Bibliografia

Danikiewicz W., Chemia dla licealistów. Chemia organiczna, Warszawa 2013.

Encyklopedia PWN

KrzeczkowskaM., Loch J., Mizera A., Repetytorium chemia. Liceum – poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa – Bielsko‑Biała 2010.