Spis treści

Kwasy beztlenowe

Czy wiesz, że obecność siarkowodoru w produktach rozkładu białka (zawierającego między innymi wodór i siarkę) jest przyczyną charakterystycznego zapachu zepsutych jaj? Siarkowodór jest składnikiem gazu ziemnego i gazów wulkanicznych, a jego niewielkie ilości znajdują się w niektórych wodach mineralnych. Przy bardzo wysokim stężeniu gaz ten staje się niewyczuwalny ze względu na porażenie nerwu węchowego. Niebezpieczeństwo zatrucia siarkowodorem może występować podczas prac wykonywanych w studniach, studzienkach kanalizacyjnych, szambach lub niewentylowanych korytarzach podziemnych.

Charakterystyczny zapach, przypominający zgniłe jaja, wydobywa się ze skał wulkanicznych w Nea Kameni (Santorini, Grecja). Spowodowany jest ulatniającym się siarkowodorem. To gaz, który rozpuszcza się w wodzie i tworzy kwas siarkowodorowy, charakteryzujący się tym samym zapachem

Źródło: Stan Zurek, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:

- definicję wskaźników kwasowo-zasadowych;

- zastosowanie wskaźników kwasowo-zasadowych i przykłady zmiany ich barwy w zależności od odczynu środowiska.

Nauczysz się

- definiować pojęcie: kwas beztlenowy;

- projektować doświadczenia pozwalające otrzymać kwasy beztlenowe;

- opisywać budowę kwasów beztlenowych;

- określać barwę, jaką przyjmują wodne roztwory o odczynie kwasowym w obecności wskaźników kwasowo-zasadowych;

- badać i opisywać właściwości oraz zastosowanie wybranych kwasów beztlenowych.

1. Wskaźniki kwasowo-

-zasadowe

Już wiesz, że pod wpływem wodnych roztworów wodorotlenków wskaźniki kwasowo-zasadowe (np.: wywar z czerwonej kapusty, alkoholowy roztwór fenoloftaleiny, oranż metylowy, uniwersalny papierek wskaźnikowy) zmieniają zabarwienie.

Barwy wskaźników w zasadzie

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Barwy wskaźników w wodzie i w zasadzie

Wskaźnik

Barwa wskaźnika

w wodzie destylowanej

w zasadzie

(np.

)

wywar z czerwonej kapusty

fioletowo-niebieska

niebiesko-zielona

uniwersalny papierek wskaźnikowy

żółta

niebieska

alkoholowy roztwór fenoloftaleiny

bezbarwna

malinowa

wodny roztwór oranżu metylowego

żółto-pomarańczowa

żółta

Co się stanie po wprowadzeniu tych wskaźników do roztworu o odczynie kwasowym?

Doświadczenie 1

Przeprowadź doświadczenie chemiczne polegające na badaniu zachowania wskaźników kwasowo-zasadowych w wodzie oraz kwasie cytrynowym.

Problem badawczy:

Czy wskaźniki kwasowo-zasadowe zmienią zabarwienie po wprowadzeniu ich do kwasu?

Hipoteza:

Niektóre wskaźniki kwasowo-zasadowe zmieniają zabarwienie pod wpływem kwasu.

Co będzie potrzebne:

probówki;

pręciki szklane;

wywar z czerwonej kapusty;

alkoholowy roztwór fenoloftaleiny;

wodny roztwór oranżu metylowego;

uniwersalny papierek wskaźnikowy;

sok z cytryny.

Instrukcja:

1. Do trzech probówek wlej taką samą objętość soku z cytryny.

2. Do pierwszej probówki dodaj kilka kropli wywaru czerwonej kapusty, do drugiej alkoholowego roztworu fenoloftaleiny, a do trzeciej wodnego roztworu oranżu metylowego. Tak przygotowane roztwory mieszaj za pomocą szklanych pręcików.

3. Następnie na papierek uniwersalny, za pomocą szklanego pręcika, nanieś kilka kropli soku z cytryny.

4. Obserwuj zachodzące zmiany.

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 1

Napisz obserwacje i wnioski do przeprowadzonego doświadczenia oraz zweryfikuj postawioną hipotezę.

Obserwacje:

Weryfikacja hipotezy:

Wnioski:

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ciekawostka

Kwas chlorowodorowy (kwas solny) jest składnikiem soku żołądkowego. Niszczy drobnoustroje chorobotwórcze, sterylizuje pokarm i pomaga w trawieniu białek.

U osoby dorosłej pojemność żołądka waha się zazwyczaj od

do ( to litr). Wytwarza on co najmniej taką samą objętość soku żołądkowego na dobę. Nadmiar kwasu solnego w żołądku powoduje nadkwasotę.

Sok trawienny w żołądku

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

2. Otrzymywanie kwasów beztlenowych

Doświadczenie 2

Przeprowadź doświadczenie chemiczne polegające na zbadaniu, czy chlorowodór rozpuszcza się w wodzie.

Problem badawczy:

Czy chlorowodór rozpuszcza się w wodzie?

Wybierz hipotezę, aby po przeprowadzeniu doświadczenia, móc ją zweryfikować.

Hipoteza 1: Chlorowodór rozpuszcza się w wodzie i powstaje kwas chlorowodorowy.

Hipoteza 2: Chlorowodór nie rozpuszcza się w wodzie.

Twój wybór:Wybierz      Hipoteza 1.Hipoteza 2.

Co będzie potrzebne:

kolba okrągłodenna z otrzymanym wcześniej chlorowodorem (np. w wyniku reakcji chlorku sodu ze stężonym kwasem siarkowym());

korek do kolby okrągłodennej z osadzoną w nim cienką, szklaną rurką;

pręcik szklany;

krystalizator;

woda destylowana;

wodny roztwór oranżu metylowego.

Instrukcja:

1. Do krystalizatora wlej wodę i dodaj kilkanaście kropli wodnego roztworu oranżu metylowego. Całość zamieszaj szklanym pręcikiem.

2. Kolbę z zebranym wcześniej chlorowodorem zamknij korkiem z osadzoną w nim szklaną rurką.

3. Kolbę z chlorowodorem odwróć do góry dnem, a wylot szklanej rurki zanurz w krystalizatorze z wodnym roztworem oranżu metylowego. Obserwuj zachodzące zmiany.

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 2

Napisz obserwacje oraz wnioski do przeprowadzonego doświadczenia.

Obserwacje:

Wnioski:

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 3

W jakim stanie skupienia występuje powstający w wyniku doświadczenia chlorowodór?

Zaznacz poprawną odpowiedź.

Zaznacz prawidłową odpowiedź.

- Chlorowodór występuje w ciekłym stanie skupienia.

- Chlorowodór występuje w stałym stanie skupienia.

- Chlorowodór występuje w gazowym stanie skupienia.

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Chlorowodór należy do grupy wodorków, czyli związków chemicznych wodoru z innymi pierwiastkami chemicznymi. Wodorki niemetali, takie jak np.: chlorowodór, bromowodór, fluorowodór czy siarkowodór, są gazami i rozpuszczając się w wodzie, tworzą kwasy beztlenowe. Kwasy beztlenowe są zatem wodnymi roztworami wodorków niektórych niemetali.

Ciekawostka

Skąd pochodzi nazwa „kwas solny”?

Kwas chlorowodorowy otrzymywano dawniej z soli kamiennej i stężonego kwasu siarkowego(

), stąd powstała zwyczajowa nazwa „kwas solny”, czyli otrzymywany z soli.

Ile chlorowodoru może rozpuścić się w

wody?

W temperaturze

(pod ciśnieniem ) w  wody można rozpuścić około chlorowodoru.

Kwasy beztlenowe otrzymuje się między innymi przez rozpuszczenie w wodzie związku chemicznego, powstałego podczas reakcji wodoru z niektórymi niemetalami, czyli wodorku, np.:

Kwas chlorowodorowy

gdzie:

– oznacza występowanie substancji w stanie gazowym;

– oznacza występowanie substancji w roztworze wodnym.

Model kulkowy cząsteczki chlorowodoru

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Kwas siarkowodorowy

Model kulkowy cząsteczki siarkowodoru

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Kwas siarkowodorowy jest zatem wodnym roztworem siarkowodoru.

Kwasy beztlenowe tworzą także inne pierwiastki chemiczne, między innymi

grupy układu okresowego: fluor, brom i jod.

W nazwach kwasów beztlenowych, do nazwy pierwiastka (niemetalu), dodaje się formant „-o-” oraz końcówkę „-wodorowy”:

– kwas bromowodorowy;

– kwas chlorowodorowy;

– kwas jodowodorowy.

Wzór ogólny wodorków, które tworzą kwasy beztlenowe, ma postać:

gdzie:

– liczba atomów wodoru w cząsteczce kwasu;

– reszta kwasowa (dla kwasów beztlenowych są to atomy niemetalu).

Kwasy to według teorii Svante Arrheniusa (szwedzkiego chemika) związki chemiczne, które pod wpływem wody dysocjują na kation wodoru i anion reszty kwasowej. Na przykład:

Mocne kwasy, takie jak kwas chlorowodorowy, tworzą roztwory, w których cząsteczki wodorków są całkowicie zdysocjowane. Dlatego w równaniu dysocjacji elektrolitycznej zapisujemy strzałkę w jedną stronę. Innymi mocnymi kwasami beztlenowymi są kwas bromowodorowy oraz kwas jodowodorowy o następujących wzorach sumarycznych:

oraz .

Natomiast słabe kwasy tworzą roztwory, w których cząsteczki wodorków nie są całkowicie zdysocjowane, dlatego w równaniu dysocjacji elektrolitycznej zapisujemy strzałki w dwie strony. Do słabych kwasów beztlenowych należą kwas siarkowodorowy oraz kwas fluorowodorowy o następujących wzorach sumarycznych:

oraz .

Powstające w wyniku dysocjacji elektrolitycznej kationy hydroniowe są odpowiedzialne za kwasowy odczyn kwasów.

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

3. Właściwości kwasów beztlenowych

Chlorowodór jest bezbarwnym gazem o ostrym, duszącym zapachu. Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie. Wodny roztwór chlorowodoru nazywamy kwasem chlorowodorowym lub solnym.

Doświadczenie 3

Przeprowadź doświadczenie chemiczne polegające na zbadaniu właściwości stężonego kwasu chlorowodorowego.

Uwaga! Podczas pracy ze stężonym kwasem solnym należy zachować szczególną ostrożność, założyć okulary ochronne i rękawiczki. Doświadczenie należy przeprowadzać pod wyciągiem.

Problem badawczy:

Jakie charakterystyczne właściwości ma stężony kwas chlorowodorowy?

Hipoteza:

Stężony kwas chlorowodorowy ma nieprzyjemny, ostry, duszący zapach oraz właściwości żrące.

Co będzie potrzebne:

stężony kwas solny;

zlewka;

szalka Petriego;

papier (bibuła);

kawałki tkanin;

pipeta lub wkraplacz.

Instrukcja:

1. Ostrożnie odkręć butlę ze stężonym kwasem chlorowodorowym i niewielką jego ilość nalej do zlewki. Obserwuj zachodzące zmiany.

2. Na dwóch połówkach szalki Petriego umieść papier i kawałki tkanin.

3. Za pomocą pipety nanieś na badane materiały po kilka kropli stężonego kwasu chlorowodorowego.

4. Pozostaw na kilka minut. Obserwuj zachodzące zmiany.

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Slajd 1 z 3

Stężony kwas chlorowodorowy

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 4

Napisz obserwacje i wnioski do przeprowadzonego doświadczenia oraz zweryfikuj postawioną hipotezę.

Obserwacje:

Weryfikacja hipotezy:

Wnioski:

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Zastosowanie wybranych kwasów beztlenowych

Kwas chlorowodorowy wykorzystuje się jako odczynnik chemiczny, w procesie obróbki metali, do produkcji: tworzyw sztucznych, cukru, sztucznego miodu, przypraw, serków homogenizowanych i twarogów.

Kwas siarkowodorowy stosowany jest jako odczynnik chemiczny do wykrywania jonów niektórych metali.

Slajd 1 z 8

Kwas chlorowodorowy jest stosowany jako odczynnik chemiczny

Źródło: dostępny w internecie: www.flickr.com, domena publiczna.

Kwas siarkowodorowy jest stosowany jako odczynnik chemiczny w analizie chemicznej

Źródło: dostępny w internecie: www.flickr.com, domena publiczna.

Ciekawostka

Kwas fluorowodorowy używa się do trawienia szkła (matowienia jego fragmentów). W ten sposób nanosi się na wyroby szklane napisy i wzory dekoracyjne. Metoda ta została odkryta przez Heinricha Schwanhardta w Norynberdze już w

Fluor i fluorowodór są składnikami środków grzybobójczych (do impregnacji podkładów kolejowych), bakteriobójczych (w przemyśle spirytusowym) i owadobójczych.

Szkło trawione

Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Podsumowanie

- W cząsteczkach kwasów beztlenowych nie występują atomy tlenu, a atomy wodoru łączą się bezpośrednio z innymi atomami niemetalu.

- Kwasy beztlenowe powstają w wyniku rozpuszczenia w wodzie gazu, będącego produktem reakcji syntezy wodoru z niemetalem (innym niż wodór).

- Chlorowodór i siarkowodór są gazami trującymi. Rozpuszczone w wodzie tworzą kwasy (kwas chlorowodorowy i kwas siarkowodorowy), wykazujące odczyn kwasowy.

- Kwas chlorowodorowy jest mocnym kwasem, który „dymi” na powietrzu.

- Kwas siarkowodorowy jest słabym kwasem, który ma charakterystyczny zapach, przypominający zgniłe jaja.

Słownik

chlorowodór

bezbarwny, dymiący gaz o silnie duszącej woni; cięższy od powietrza, niepalny; bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie, tworząc kwas chlorowodorowy (solny)

fluorowodór

bezbarwna ciecz (temperatura wrzenia

) lub trujący gaz o silnie drażniącej woni; wywołuje stan zapalny błon śluzowych

siarkowodór

bezbarwny, silnie trujący gaz o ostrym, duszącym zapachu zgniłych (nieświeżych i długo gotowanych) jaj; jego wodny roztwór to kwas siarkowodorowy

kwas chlorowodorowy (solny)

wodny roztwór chlorowodoru

kwas fluorowodorowy

wodny roztwór fluorowodoru

kwas siarkowodorowy

wodny roztwór siarkowodoru

kwasy beztlenowe

związki chemiczne, które powstały w wyniku rozpuszczenia w wodzie wodorku niemetalu

wodorki niemetali

związek chemiczny wodoru z niemetalem

Ćwiczenia

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

Połącz w pary nazwy kwasów beztlenowych z ich wzorami.

Nazwa kwasu

Wzór kwasu

kwas chlorowodorowy (solny)

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

kwas bromowodorowy

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

kwas fluorowodorowy

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

kwas jodowodorowy

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 2

Wykorzystując zestaw modeli atomów lub kolorową plastelinę i wykałaczki (lub zapałki), skonstruuj modele cząsteczek chlorowodoru, siarkowodoru oraz fluorowodoru.

Zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Zaloguj się, aby dodać ilustrację.

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 3

Dopasuj rodzaj roztworu do odpowiedniej probówki.

kwas chlorowodorowy wodny roztwór oranżu metylowego

wywar z czerwonej kapusty

wodny roztwór oranżu metylowego

kwas chlorowodorowy alkoholowy roztwór fenoloftaleiny

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 4

Oceń prawdziwość poniższych informacji na temat kwasu chlorowodorowego (kwasu solnego). Zaznacz Prawda, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub Fałsz, jeśli jest fałszywe.

Zdanie

Prawda

Fałsz

Kwas ten jest trującym gazem.

Kwas ten jest bezbarwną cieczą.

Kwas ten ma właściwości higroskopijne.

Kwas ten nazywany jest kwasem solnym.

Kwas ten jest składnikiem soku żołądkowego ssaków.

Stężony roztwór tego kwasu ma właściwości żrące.

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 5

Oceń prawdziwość poniższych zdań na temat kwasu siarkowodorowego. Zaznacz Prawda, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub Fałsz, jeśli jest fałszywe.

Zdanie

Prawda

Fałsz

Kwas ten jest gazem o zapachu zgniłych jaj.

Kwas ten jest bezbarwną cieczą.

Kwas ten łatwo rozpuszcza się w wodzie, tworząc siarkowodór.

Kwas ten zabarwia uniwersalny papierek wskaźnikowy na czerwono.

Kwas ten barwi alkoholowy roztwór fenoloftaleiny na kolor czerwony.

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 6

Przyporządkuj informacje, przeciągając pasujące elementy do odpowiedniej kategorii.

Kwas chlorowodorowy

Kwas siarkowodorowy

Przenieś element.składnik niektórych mineralnych wód leczniczych

Przenieś element.wykorzystywany do produkcji mas plastycznych i tworzyw sztucznych (PCV)

Przenieś element.stosowany w przemyśle spożywczym (między innymi w cukrownictwie)

Przenieś element.stosowany jako odczynnik chemiczny w analizie chemicznej

Przenieś element.wykorzystywany do produkcji barwników organicznych

Przenieś element.stosowany jako odczynnik chemiczny

Przenieś element.stosowany w przemyśle farmaceutycznym

Przenieś element.stosowany w przemyśle włókienniczym

Przenieś element.stosowany w przemyśle metalurgicznym (do czyszczenia – trawienia stali)

Przenieś element.wykorzystywany do uzdatniania wody pitnej i w basenach

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 7

Które z poniższych piktogramów ostrzegawczych mogą znaleźć się na butelce ze stężonym kwasem chlorowodorowym? Zaznacz prawidłowe odpowiedzi.

Zaznacz prawidłowe odpowiedzi.

Źródło: dostępny w internecie: www.gov.pl, domena publiczna.

Ćwiczenie 8

Kwasy beztlenowe otrzymuje się między innymi poprzez rozpuszczenie w wodzie związku chemicznego, powstałego podczas reakcji wodoru z wybranym niemetalem. Uzupełnij poniższe równania reakcji.

(   )

(   )   (   )

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 9

Match the names of the chemical compounds supplied with the systematic names.

Chemical compound

Systematic name

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

hydrobromic acid     hydrochloric acid     hydrogen bromide     hydrogen sulfide

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 10

What happens to the pH of an acidic solution as water is added? Choose the correct answer.

Zaznacz prawidłową odpowiedź.

- it increases

- it stays the same

- it decreases

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Bibliografia

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

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

Notatnik

Uzupełnij

Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.