Zastosowanie soli i ich wpływ na środowisko przyrodnicze
Czy wiesz, że węglan wapnia, wykorzystywany na szeroką skalę jako surowiec do wyrobu materiałów budowlanych, jest jednocześnie dodatkiem do żywności, oznaczanym symbolem E170? Co więcej, znajduje znajduje zastosowanie także w lekach, suplementach diety, kosmetykach, a nawet w pastach do zębów. Czy wszystkie sole mają tak szerokie zastosowanie jak węglan wapnia? Czy używanie ich w życiu codziennym ma wpływ na środowisko przyrodnicze?
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
budowę soli;
sposób tworzenia nazw i wzorów sumarycznych soli;
rozpuszczalność soli w wodzie;
pojęcie dysocjacji elektrolitycznej soli w wodzie.
Nauczysz się
omawiać występowanie soli w przyrodzie;
wymieniać minerały oraz skały zbudowane z soli;
omawiać zastosowania wybranych soli w różnych gałęziach przemysłu;
wyjaśniać wpływ nawozów sztucznych na środowisko przyrodnicze.
igbqNKWylq_d5e146
1. Występowanie soli w przyrodzie
Sole to szeroko rozpowszechnione w przyrodzie związki chemiczne, głównie w postaci skał i minerałówminerałminerałów. Wiele z nich stanowi tzw. kopalinykopalinakopaliny – surowce, które wydobywa się z ziemi metodami górniczymi. We wszystkich rodzajach wód naturalnych, a szczególnie w wodach morskich, występują jony pochodzące z dysocjacji elektrolitycznej soli dobrze rozpuszczalnych w wodzie.
11
Polecenie 1
Zapoznaj się z poniższą galerią zdjęć, a następnie zapisz nazwy wymienionych soli, zawartych w wodzie morskiej.
R3XJBEwBw8XBq
R1cSQz0vegSkl
RFfoowo8TjVIW
R1QbOJF0Cq82t
Nazwy soli składają się z dwóch członów: pierwszy odnosi się do rodzaju reszty kwasowej (tlenowej lub beztlenowej), drugi zaś do metalu (lub kationu amonu). Człon pochodzący od nazwy reszty kwasowej przyjmuje przyrostek -an (w przypadku soli kwasów tlenowych) lub -ek (dla soli kwasów beztlenowych).
Czy podane przez Ciebie nazwy soli są takie same jak te zamieszczone poniżej?
Odpowiedz: w wodzie morskiej znajdują się m.in. sole o nazwach: chlorek sodu (), chlorek magnezu (), siarczan() magnezu (), siarczan() wapnia () oraz siarczan() potasu ().
W skład minerałów wchodzą zarówno sole beztlenowe (m.in. chlorki, siarczki i fluorki), jak i tlenowe (m.in. krzemiany, węglany i siarczany()). Przykłady minerałów utworzonych przez sole znajdują się w poniższej galerii.
Polecenie 2
W poniższej galerii znajdują się zdjęcia wybranych minerałów, w skład których wchodzą sole. Zapoznaj się z nimi, a następnie uzupełnij tabelę.
RpMDynTCiIApm
1
Polecenie 2
Podaj nazwy systematyczne oraz wzory sumaryczne soli wchodzących w skład minerałów: galeny, magnezytu, halitu, argonitu, fluorytu, anhydrytu.
R1dKLqkAqJCWH
Pamiętaj o dobraniu odpowiednich indeksów stechiometrycznych w zapisie wzorów sumarycznych soli.
Nazwa minerału
Nazwa systematyczn soli
Wzór sumaryczny soli
galena
siarczek ołowiu()
magnezyt
węglan magnezu
halit
chlorek sodu
aragonit
węglan wapnia
fluoryt
fluorek wapnia
anhydryt
siarczan wapnia
1
RvF4X11Elt4U3
R18uUDHU4MhGh
RYjc82aeXSMva
RRxnXDbxcmK02
RnGgXUrQMykWh
RMIXb07wmW6Sh
R1Tg6f8PEeA2m
igbqNKWylq_d5e195
2. Zastosowanie wybranych soli
Sole to bardzo duża grupa związków chemicznych o szerokim zastosowaniu w różnych gałęziach przemysłu. Wykorzystywane są m.in. w rolnictwie (jako nawozy i środki ochrony roślin), w przemyśle spożywczym (gdzie stanowią dużą grupę dodatków do żywności – m.in. jako wzmacniacze smaku, barwniki i konserwanty), w przemyśle farmaceutycznym (jako składniki leków i suplementów diety) i kosmetycznym (np. do produkcji mydeł), w budownictwie (m.in. w produkcji materiałów budowlanych), a nawet w produkcji materiałów wybuchowych.
1
1
Polecenie 3
Zapoznaj się z poniższymi galeriami zdjęć, na których przedstawiono wybrane zastosowania niektórych soli. Następnie, w oparciu o zdobytą wiedzę, przygotuj mapę pojęć dotyczącą zastosowania przynajmniej sześciu różnych soli.
RuxaGwdJYilXz
Aby uporządkować wiadomości w swojej mapie pojęć, możesz dokonać podziału soli na tlenowe i beztlenowe.
R1Fs0razJMw1X
1
Polecenie 3
Wymień po jednym zastosowaniu przynajmniej pięciu różnych soli.
RDqPkZWUCArVu
Zastanów się czy jakieś sole nie są stosowane w Twoim życiu codziennym.
Przykładowa odpowiedź:
chlorek sodu stosowany jest w kuchni
węglan wapnia stosowany jest w budownictwie
azotan() potasu stosowany jest jako składnik nawozów sztucznych
siarczan() magnezu stosowany jest jako środek przeczyszczający
węglan magnezu stosowany jest jako składnik leków na nadkwasotę
Wybrane zastosowania węglanów
REdDMTVlTR5GI
Wybrane zastosowania azotanów()
RHF0uP6l0dgBf
Wybrane zastosowania siarczanów()
R1XToWjUqFphT
Wybrane zastosowania fosforanów()
RDnUzwshbbmmG
Wybrane zastosowania chlorków
R12OkXmel6sgP
Ciekawostka
Sole wykorzystywane są powszechnie jako pigmenty.
Przykładowo cynober (siarczek rtęci(), ) to barwnik czerwony.
Jako żółte pigmenty (tzw. żółcienie) wykorzystywane są sole kwasu chromowego(), jak chromian() ołowiu() (), chromian() cynku () i chromian() strontu ().
Żółty aurypigment to siarczek arsenu() .
Tzw. czerwienie i żółcienie kadmowe zawierają siarczek i selenek kadmu ( i ).
Siarczan() baru () to tzw. biel barytowa.
Wiele pigmentów zielonych to sole miedzi() – np. zieleń hiszpańska zawiera octan miedzi() ().
igbqNKWylq_d5e383
3. Wpływ soli na środowisko
Niektóre z nich wykorzystywane są w rolnictwie jako nawozy sztuczne. Ich zadaniem jest stymulowanie wzrostu i rozwoju roślin, wzbogacenie gleb o niezbędne minerały, a czasem dostosowanie odczynu (pH) gleby tak, aby był on odpowiedni do uprawy danego gatunku roślin.
Jednak stosowanie nawozów sztucznych, szczególnie w zbyt dużych ilościach, może skutkować efektem odwrotnym do zamierzonego. Przykładowo, substancje wykorzystywane do produkcji nawozów sztucznych i środków czystości dostają się do wód, powodując ich degradację.
RsMAhi7MPqaxe
Chlorek sodu, którym w czasie zimy posypuje się drogi, oddziałuje negatywnie na rośliny (spowalniając ich rozwój) i gleby znajdujące się w pobliżu szos.
Wody spływające z nawożonych pól oraz ścieki przenoszą do zbiorników wodnych substancje, które zawierają azot i fosfor, czyli pierwiastki chemiczne pobudzające rozwój roślin wodnych.
RGluW5ErFhOvP
Wzrost zawartości składników odżywczych w jeziorach wywołuje znaczny rozwój glonów (tzw. kwitnienie wody). Ich obecność sprawia, że woda staje się mętna, ma niedobry smak i nieprzyjemny zapach. Poza tym ograniczają one dostęp światła do głębszych warstw jeziora, powodując zanikanie fotosyntezy u roślin przydennych (przez co nie następuje produkcja tlenu), a ostatecznie ich obumieranie.
R1cKnN9CnTF4q
Po pewnym czasie także glony obumierają i opadają na dno zbiornika. Tam następuje rozkład materii pod wpływem bakterii. Warto dodać, że w tym procesie zużywany jest tlen. To z kolei prowadzi do jego deficytu i rozpoczynają się procesy gnilne. Nowe warunki nie sprzyjają rozwojowi zwierząt wodnych dotychczas żyjących w jeziorze, dlatego ich liczebność gwałtownie spada. Warstwa materii organicznej, która zalega na dnie zbiornika, staje się coraz większa, powodując podnoszenie się poziomu dna, a jezioro stopniowo zanika.
R2exV30Bw7hEr
1
Polecenie 4
Na opakowaniu siarczanu() miedzi(), stosowanego jako fungicyd do konserwacji drewna, znajdują się poniższe oznaczenia:
R1aD2BIBddfc3
Określ, na jakie zagrożenia, wynikające z tych oznaczeń, należy zwrócić uwagę podczas korzystania z siarczanu() miedzi().
RiVLPjngGnT7G
Odszukaj w internecie kartę charakterystyki siarczanu() miedzi(). Zastanów się, jakie znaczenie mają piktogramy zamieszczone na opakowaniu z analizowaną solą.
Czy w Twojej odpowiedzi znajdują się poniższe informacje?
Odpowiedź:
Siarczan() miedzi():
działa drażniąco na skórę i oczy,
działa szkodliwie po połknięciu,
jest substancją szkodliwą dla środowiska – działa bardzo toksycznie na organizmy wodne.
igbqNKWylq_d5e437
Podsumowanie
Sole występują w przyrodzie w postaci skał i minerałów, a także w formie rozpuszczonej – w wodach naturalnych.
Sole wykorzystywane są w różnych gałęziach przemysłu – m.in. w rolnictwie, w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i kosmetycznym oraz w budownictwie.
Azotany() i fosforany() są wykorzystywane m.in. do produkcji nawozów sztucznych.
Węglan wapnia jest wykorzystywany jest na szeroką skalę jako surowiec do produkcji materiałów budowlanych.
Chlorek sodu jest używany m.in. do celów spożywczych, w przemyśle farmaceutycznym oraz do posypywania zaśnieżonych ulic zimą.
Nieodpowiednie wykorzystywanie soli jako nawozów sztucznych może doprowadzić do degradacji wód i gleb.
Praca domowa
1
Polecenie 5.1
Wykonaj własną „tabletkę musującą”. W tym celu dokładnie zmieszaj ze sobą niewielką ilość (po pół łyżeczki) kwasku cytrynowego i sody oczyszczonej. Następnie dodaj do tego niewielką ilość wody. Czy Twoja mieszanina zachowuje się pod wpływem wody podobnie jak tabletka kupiona w sklepie? Zastanów się i napisz, jakie warunki należy zachować, aby trwałość tabletki była jak najdłuższa (żeby wymieszane substancje nie przereagowały ze sobą, zanim tabletka zostanie użyta).
RJsiBI7s86SaB
Zastanów się, co spowodowało, że składniki kwasku cytrynowego i sody oczyszczonej ze sobą przereagowały.
Czy w Twojej odpowiedzi znajdują się poniższe informacje?
Odpowiedź:
Czynnikiem, który spowodował reakcję chemiczną między kwaskiem cytrynowym i sodą oczyszczoną, była woda. Aby jak najdłużej zachować trwałość tabletek musujących, należy je przechowywać w szczelnie zamkniętym opakowaniu, w suchym miejscu tak, żeby nie miały dostępu do wody (do wilgoci).
Może się zdarzyć tak, że stosowane tabletki musujące wyposażone są w specjalny środek pochłaniający wilgoć (umieszczony np. w nakrętce). W takim przypadku powinien on zostać na swoim miejscu przez cały okres stosowania leku.
1
Polecenie 5.1
W składzie tabletek musujących do prania występują substancje, które zapewne posiadasz również w swojej kuchni, są to: kwasek cytrynowy i soda oczyszczona. Zastanów się i napisz, jakie warunki należy zachować, aby trwałość tabletki była jak najdłuższa (żeby wymieszane substancje nie przereagowały ze sobą, zanim tabletka zostanie użyta).
R3nc1Pc8Yhvgf
Substancje te zaczynają reagować dopiero przy dostępie wody.
Aby jak najdłużej zachować trwałość tabletek musujących, należy je przechowywać w szczelnie zamkniętym opakowaniu, w suchym miejscu tak, żeby nie miały dostępu do wody (do wilgoci).
1
Polecenie 5.2
Wodorowęglan sodu, będący głównym składnikiem sody oczyszczonej, może zostać wykorzystany w celu zneutralizowania nadmiaru kwasu solnego (chlorowodorowego) w żołądku. Stosując zapis cząsteczkowy, napisz równanie reakcji chemicznej, która zachodzi w żołądku pomiędzy wodorowęglanem sodu a kwasem solnym. Następnie podaj nazwy i wzory sumaryczne dwóch innych soli, wykorzystywanych w lekach na nadkwasotę.
R1CCBlaxiZUlC
Wzór sumaryczny wodorowęglanu sodu ma postać: .
Produktem reakcji wodorowęglanu sodu i kwasu solnego jest chlorek sodu oraz kwas węglowy. Kwas węglowy jest kwasem nietrwałym – ulega rozkładowi na wodę i tlenek węgla(), co należy uwzględnić w zapisie równania reakcji.
Czy zapisane przez Ciebie równanie reakcji jest takie samo jak poniżej?
Odpowiedź:
W lekach na nadkwasotę można również wykorzystać np. węglan magnezu () i węglan wapnia ().
1
Polecenie 5.2
Wodorowęglan sodu, będący głównym składnikiem sody oczyszczonej, może zostać wykorzystany w celu zneutralizowania nadmiaru kwasu solnego (chlorowodorowego) w żołądku. Uzupełnij równanie reakcji chemicznej, która zachodzi w żołądku pomiędzy wodorowęglanem sodu a kwasem solnym. Następnie podaj nazwy systematyczne i wzory sumaryczne dwóch innych soli, wykorzystywanych w lekach na nadkwasotę.
RbwNVtBDPfRz4
R1GzyswPLG3hY
W lekach na nadkwasotę mogę być wykorzystywane takie sole, które reagują z kwasem chlorowodorowym.
Do zobojętniania nadmiaru kwasu solnego w żołądku można wykorzystać na przykład:
węglan magnezu -
węglan wapnia -
igbqNKWylq_d5e500
Słownik
skała
skała
naturalne skupisko minerałów; skała może być utworzona z jednego rodzaju minerału, częściej jednak w jej skład wchodzi kilka lub kilkanaście różnych minerałów
minerał
minerał
(łac. minare „wydobywać w kopalni”) pierwiastek chemiczny (w stanie wolnym) lub związek chemiczny powstały w przyrodzie w wyniku naturalnych procesów geologicznych lub kosmologicznych (bez udziału człowieka); każdy minerał ma określony skład chemiczny, właściwości chemiczne i fizyczne oraz strukturę krystaliczną (w uproszczeniu - budowę wewnętrzną)
kopalina
kopalina
minerał lub skała nagromadzone wewnątrz skorupy ziemskiej, w ilości i w warunkach umożliwiających ich wydobycie (metodami górniczymi), które może przynieść korzyść gospodarczą
nadkwasota (nadkwaśność soku żołądkowego)
nadkwasota (nadkwaśność soku żołądkowego)
nadmierne wydzielanie kwasu solnego () przez komórki błony śluzowej żołądka, objawiające się najczęściej zgagą i bólami nadbrzusza
fungicydy
fungicydy
środki (substancje) grzybobójcze; stosuje się je w ochronie roślin w celu zapobiegania chorobom wywoływanym przez grzyby lub do zwalczania tych chorób
eutrofizacja
eutrofizacja
(gr. eutrophía „dobre odżywianie”) zjawisko polegające na zwiększeniu żyzności wód w zbiorniku wodnym
igbqNKWylq_d5e545
Ćwiczenia
Pokaż ćwiczenia:
1
Ćwiczenie 1
Zaznacz poprawną odpowiedź.
RKuASVQ5h8nF91
Rm04UhtJuPL8b
1
Ćwiczenie 2
Zaznacz prawidłową odpowiedź.
RsWKJUW6JDXLd1
2
Ćwiczenie 3
RbDa6se55HrJd1
2
Ćwiczenie 4
RtlRFxQizPQgU1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Uporządkuj zastosowania poszczególnych soli.
wraz z piaskiem i żwirem sypana jest na oblodzone drogi, przyprawa do potraw, budulec marmuru, jeden ze składników dolomitu, służy do produkcji materiałów budowlanych, występuje w minerale o nazwie halit, składnik leku obniżającego ilość kwasu solnego w żołądku
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 5
RkNzEWNvISwSI1
2
Ćwiczenie 6
Nawozy azotowe (tzw. saletry) wykorzystywane są jako źródło azotu niezbędnego do prawidłowego rozwoju roślin. Do nawozów tych należą m.in. saletra chilijska (), saletra indyjska () oraz saletra norweska (). Uporządkuj wzory soli stosowanych w rolnictwie jako nawozy sztuczne wraz ze wzrastającą zawartością procentową azotu (w procentach masowych).
RcXRic7eIZN3j
Aby obliczyć zawartość procentową azotu w danej soli, należy sprawdzić, jaką część masy cząsteczkowej soli stanowi masa zawartego w niej azotu.
Przykładowo:
masa cząsteczkowa saletry chilijskiej () wynosi:
Masa zawartego w saletrze chilijskiej azotu wynosi 14 u.
Zawartość procentowa azotu (w procentach masowych) w analizowane saletrze wynosi:
RFggfZdIR1G5f3
Ćwiczenie 7
3
Ćwiczenie 8
Węglan sodu jest substancją stosowaną do spulchniania ciasta. Podczas pieczenia ciasta, wysoka temperatura powoduje jego rozkład. W wyniku zachodzącej reakcji chemicznej, wydziela się pewien bezbarwny gaz, który tworzy w cieście pęcherze gazu, powodując tzw. wyrastanie ciasta. Uczeń miał za zadanie zidentyfikowanie tego gazu. W tym celu przeprowadził dwie próby.
Do wylotu probówki, z której wydzielał się analizowany gaz, przyłożył zapaloną zapałkę.
Analizowany gaz wprowadził do wody wapiennej.
Spośród podanych poniżej informacji, wybierz wszystkie te, które stanowią obserwacje i wnioski do przeprowadzonego przez ucznia doświadczenia.
Uzupełnij tabelę.
RhTzxR3zjMjLL
Węglan sodu jest substancją stosowaną do spulchniania ciasta. Podczas pieczenia ciasta, wysoka temperatura powoduje jego rozkład. W wyniku zachodzącej reakcji chemicznej, wydziela się pewien bezbarwny gaz, który tworzy w cieście pęcherze gazu, powodując tzw. wyrastanie ciasta. Uczeń miał za zadanie zidentyfikowanie tego gazu. W tym celu przeprowadził dwa doświadczenia i zanotował poniższe obserwacje.
Do wylotu probówki, z której wydzielał się analizowany gaz, przyłożył zapaloną zapałkę.
Obserwacje: Zapałka zgasła w kontakcie z analizowanym gazem.
Analizowany gaz wprowadził do wody wapiennej.
Obserwacje: Po wprowadzeniu analizowanego gazu do wody wapiennej, wytrącił się biały osad.
R4JgYCehbmydl
3
Ćwiczenie 9
Na poniższym schemacie przedstawiono wybrane zastosowania czterech soli wymienione w języku angielskim. Rozszyfruj, jakich soli one dotyczą i uzupełnij schemat, dopasowując nazwy soli w odpowiednie miejsca.
RUjZaD1hIRR9o
Glossary
silver nitrate
silver nitrate
ReCEqqYtMvSUq
azotan() srebra()
sodium chloride
sodium chloride
RzNdrV3bpEDw9
chlorek sodu
magnesium sulfate
magnesium sulfate
ReGhE0BuDMqXF
siarczan() magnezu
ammonium nitrate
ammonium nitrate
REzJydE1KnjVp
azotan() amonu
copper(II) carbonate
copper(II) carbonate
RETkZr5tiD6A2
węglan miedzi()
calcium carbonate
calcium carbonate
RJO9Ykf0AhNiT
węglan wapnia
lime mortar
lime mortar
RAinWmmqDxmLI
zaprawa wapienna
3
Ćwiczenie 9
Pogrupuj wybrane zastosowania czterech soli wymienionych w języku angielskim.
ROsOXp0XsuoRm
Bibliografia
Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, cz. 2, Warszawa 2007, wyd. 5.
Encyklopedia PWN
Pazdro K. M., Chemia. Pierwiastki i związki nieorganiczne, Warszawa 2012.