Spis treści

Wodorotlenki – ich budowa i otrzymywanie

Gdy do wody wrzucisz sól lub cukier, po prostu się rozpuszczą – powstanie roztwór, czyli mieszanina jednorodna. Co się stanie, gdy do wody wrzucimy metal lub jego tlenek? Czy w obu przypadkach reakcja będzie taka sama? Co powstanie: mieszanina czy związek chemiczny? W jak sposób możemy to sprawdzić?

„Aktywny” znaczy: czynny, dynamiczny, energiczny, przebojowy. Jaki zatem metal nazywamy „aktywnym”?

Wszyscy wiemy, jak wygląda rdza na żelazie, ale są metale, które reagują o wiele gwałtowniej, np. sód, który trzeba przechowywać w oleju, ponieważ w kontakcie z powietrzem błyskawicznie pokrywa się szarym nalotem, a w reakcji z wodą może nawet doprowadzić do wybuchu

Źródło: By Dnn87, Own work, dostępny w internecie: Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.

Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:

- wartościowość atomów metali w związkach chemicznych;

- sposób tworzenia wiązania jonowego i jego charakterystykę;

- sposób zapisu wzorów związków chemicznych, na podstawie znajomości wartościowości atomów pierwiastków tworzących te związki;

- metody identyfikacji wodoru wydzielającego się z naczynia reakcyjnego;

- sposób zapisu równań reakcji chemicznych.

Nauczysz się

- definiować pojęcia „wodorotlenek” i „zasada”;

- zapisywać nazwy wodorotlenków w oparciu o ich wzory i odwrotnie;

- wymieniać i opisywać metody otrzymywania wodorotlenków oraz zapisywać odpowiednie równania reakcji;

- projektować doświadczenia pozwalające na otrzymanie wodorotlenku w reakcji odpowiedniego metalu lub tlenku metalu z wodą;

- podawać przykłady metali i tlenków metali reagujących z wodą;

- identyfikować produkty reakcji metali aktywnych z wodą;

- podawać przykłady wskaźników kwasowo-zasadowych oraz określać ich barwę w wodzie i w zasadach.

1. Wodorotlenki – budowa

Wodorotlenki to związki chemiczne o budowie jonowej, utworzone z kationów metalu (

) i anionów wodorotlenkowych (). Jony te przyciągają się w wyniku działania sił elektrostatycznych, tworząc sieć krystaliczną. Wodorotlenki nie tworzą zatem cząsteczek i, jak większość związków o opisanej budowie, są substancjami o stałym stanie skupienia oraz odznaczają się wysokimi temperaturami wrzenia i topnienia.

Ponieważ jon wodorotlenkowy

ma wartościowość równą , ogólny wzór wodorotlenków możemy zapisać jako:

Wzór ogólny wodorotlenków

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

gdzie:

– symbol metalu;  – liczba jonów wodorotlenkowych równa wartościowości metalu (pamiętaj, że we wzorach sumarycznych związków chemicznych nie zapisujemy indeksów stechiometrycznych o wartości ).

Nazwy wodorotlenków tworzymy przez dodanie do słowa „wodorotlenek” nazwy metalu tworzącego dany związek (w dopełniaczu) oraz, jeśli jest taka potrzeba, wartościowości metalu. Przykładowo, jeśli pierwiastkiem wchodzącym w skład wodorotlenku jest sód, którego atomy w związkach chemicznych przyjmują wartościowość równą

(sód położony jest w  grupie układu okresowego), to wzór sumaryczny wodorotlenku ma postać:

Wzór wodorotlenku sodu

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

a jego nazwa to: wodorotlenek sodu.

W skład sieci krystalicznej wodorotlenku sodu wchodzą kationy sodu (

) i aniony wodorotlenkowe (). Fragment modelu wspomnianej sieci krystalicznej analizowanego wodorotlenku przedstawia poniższa grafika.

Model sieci krystalicznej wodorotlenku sodu

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

Wartościowość atomów metali

i  grupy układu okresowego jest w związkach chemicznych zawsze taka sama (atomy metali grupy układu okresowego w związkach chemicznych mają wartościowość równą , a atomy metali grupy układu okresowego wartościowość równą ). Podobna sytuacja ma miejsce dla atomów cynku (wartościowość jego atomów w związkach chemicznych wynosi ) oraz glinu (wartościowość ). Nazwy wodorotlenków wymienionych metali tworzymy analogicznie do nazwy wodorotlenku sodu – bez podawania wartościowości metalu. W przypadku wodorotlenków pozostałych metali, do nazwy wodorotlenku dodaje się w nawiasie cyfrę rzymską, która określa wartościowość atomów metalu w rozpatrywanym związku chemicznym.

Przykładowo żelazo może tworzyć wodorotlenek, w którym wartościowość atomów metalu równa jest

:

Wodorotlenek żelaza(<math aria-label="dwa">II)

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

lub

:

Wodorotlenek żelaza(<math aria-label="trzy">III)

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

W skład sieci krystalicznej wodorotlenku żelaza(

) wchodzą kationy żelaza() () oraz aniony wodorotlenkowe (), a sieć krystaliczna wodorotlenku żelaza() zbudowana jest z kationów żelaza() () i anionów wodorotlenkowych ().

Polecenie 1

Uzupełnij poniższą tabelę, przeciągając w puste rubryki poprawne informacje dotyczące budowy i nazw wodorotlenków.

Nazwa metalu wchodzącego w skład wodorotlenku

Symbol metalu wchodzącego w skład wodorotlenku

Wartościowość atomów metalu w wodorotlenku

Wzór wodorotlenku

Nazwa wodorotlenku

Wzór kationów wchodzących w skład sieci krystalicznej wodorotlenku

chrom

wodorotlenek chromu(  )

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

wodorotlenek potasu

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

cynk

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

bar

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

wodorotlenek glinu

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

wapń     potas     wodorotlenek wapnia          wodorotlenek magnezu(   )       wodorotlenek baru(   )                      wodorotlenek cyny(   )                 stront     glin          miedź               wodorotlenek miedzi(   )            magnez                              wodorotlenek strontu(   )                 wodorotlenek cynku(   )  wodorotlenek cynku               wodorotlenek strontu               wodorotlenek baru     cyna               wodorotlenek magnezu               wodorotlenek wapnia(   )  wodorotlenek miedzi(   )

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

2. Rozpuszczalność wodorotlenków w wodzie

Wodorotlenki wykazują zróżnicowaną rozpuszczalność w wodzie. Przykładowo, wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, podczas gdy np. wodorotlenek cynku oraz wodorotlenek glinu są właściwie nierozpuszczalne. To, czy dany wodorotlenek dobrze rozpuszcza się w wodzie, możemy sprawdzić w tabeli rozpuszczalności, której fragment znajduje się poniżej.

Polecenie 2

Przeanalizuj zamieszczony poniżej fragment tabeli rozpuszczalności wodorotlenków, a następnie zapisz wzory oraz nazwy wodorotlenków praktycznie nierozpuszczalnych w wodzie (w tabeli oznaczone jako N).

Fragment tabeli rozpuszczalności

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

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, 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.

Wodne roztwory wodorotlenków to tak zwane zasady. Mówiąc „zasada sodowa”, mamy więc na myśli „wodny roztwór wodorotlenku sodu”.

3. Wskaźniki

Obecność w roztworze wodnym wodorotlenku rozpuszczalnego w wodzie można wykryć, używając do tego substancji zwanych wskaźnikami kwasowo-zasadowymi (lub indykatorami), które zmieniają swoją barwę w zależności od odczynu roztworu, będącego cechą charakteryzującą roztwory wodne.

Wielu wskaźników kwasowo–zasadowych używamy mniej lub bardziej świadomie na co dzień. Herbata, do której dodamy sok z cytryny, zmienia pod jego wpływem zabarwienie na jaśniejsze. Podobnie, gdy do soku z buraków dodamy sok z cytryny (kwas cytrynowy) lub ocet (kwas octowy) – pod wpływem wymienionych substancji przyjmie intensywny czerwony kolor.

W laboratorium chemicznym, do badania odczynu roztworów i zarazem identyfikacji niektórych substancji rozpuszczalnych w wodzie, jako wskaźników używa się między innymi alkoholowego roztworu fenoloftaleiny, wodnego roztworu oranżu metylowego oraz uniwersalnego papierka wskaźnikowego. W warunkach domowych jako indykator może posłużyć wywar z liści czerwonej kapusty.

Polecenie 3

Wodne roztwory wodorotlenków rozpuszczalnych w wodzie charakteryzują się odczynem zasadowym. Z kolei czysta woda ma odczyn obojętny. W poniższej tabeli znajdują się nazwy wybranych wskaźników kwasowo-zasadowych oraz ich barwy, w zależności od środowiska, w jakim się znajdują (woda lub wodny roztwór wodorotlenku). Zapoznaj się z informacjami zawartymi w tabeli i odpowiedz na pytanie, czy wszystkich z wymienionych wskaźników można użyć w celu odróżnienia wody destylowanej od wodnego roztworu wodorotlenku. Odpowiedź uzasadnij.

Tabela wskaźników

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

Odpowiedź:

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

4. Otrzymywanie wodorotlenków

Doświadczenie 1

Sprawdź, czy po wprowadzeniu kawałka metalicznego sodu do wody destylowanej uzyskasz roztwór o odczynie zasadowym. W tym celu przeprowadź doświadczenie

Przygotuj niezbędne odczynniki i sprzęt laboratoryjny. Wybierz hipotezę i zweryfikuj ją, przeprowadzając doświadczenie wg załączonej instrukcji. Jeśli nie masz możliwości samodzielnego przeprowadzenia doświadczenia, zapoznaj się z filmem z jego wykonania. Napisz obserwacje oraz sformułuj odpowiedni wniosek. Przeprowadzając doświadczenie, samodzielnie zadbaj o środki ochrony osobistej.

Problem badawczy:

Czy po wprowadzeniu sodu do wody destylowanej, można otrzymać wodny roztwór wodorotlenku sodu?

Spośród podanych poniżej hipotez wybierz jedną, a następnie ją zweryfikuj.

Hipoteza : Po wprowadzeniu sodu do wody destylowanej można otrzymać wodny roztwór wodorotlenku sodu.

Hipoteza : Po wprowadzeniu sodu do wody destylowanej nie można otrzymać wodnego roztworu wodorotlenku sodu.

Twój wybór:Wybierz      Hipoteza 1.Hipoteza 2.

Co będzie potrzebne:

krystalizator;

woda destylowana;

wywar z czerwonej kapusty;

kawałek sodu wielkości ziarna ryżu;

pęseta;

bibuła;

nóż.

Instrukcja:

Do krystalizatora wlej wodę destylowaną i dodaj kilka kropel wywaru z czerwonej kapusty.

Wyjmij pęsetą sód z oleju mineralnego lub nafty, dokładnie osusz bibułą i odkrój kawałek wielkości ziarna ryżu.

Do krystalizatora z wodą destylowaną, z dodatkiem wywaru z czerwonej kapusty, wrzuć przygotowany kawałek sodu (pozostałą, niewykorzystaną część sodu schowaj z powrotem do nafty lub oleju mineralnego).

Obserwuj zachodzące zmiany.

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

Na filmie ukazano, w jaki sposób sód reaguje z wodą. W celu zbadania odczynu powstałego roztworu, w doświadczeniu wykorzystano wywar z czerwonej kapusty.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1ZDsbQPCHufs

Film pt. Reakcja sodu z wodą

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

Na filmie ukazano, w jaki sposób sód reaguje z wodą. W celu zbadania odczynu powstałego roztworu, w doświadczeniu wykorzystano wywar z czerwonej kapusty.

Polecenie 4

Obserwacje:

Wnioski:

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

Podsumowanie doświadczenia

Sód gwałtownie reaguje z wodą, a odnotowana zmiana zabarwienia wywaru z czerwonej kapusty (z fioletowego na zielony) pozwala na stwierdzenie, że w wyniku zachodzącej reakcji chemicznej uzyskano roztwór o odczynie zasadowym. Biorąc pod uwagę wykorzystane odczynniki chemiczne (sód i wodę destylowaną), można wnioskować, że substancja obecna w roztworze wodnym po reakcji to wodorotlenek sodu. Wydzielającym się gazem, w wyniku zachodzącej reakcji chemicznej, jest wodór.

Równanie reakcji chemicznej, która ma miejsce w układzie doświadczalnym, wygląda następująco:

Polecenie 5

Wykorzystując poniższą symulację, sprawdź, w jaki sposób użyte w niej metale zachowują się wobec wody. Następnie zapisz obserwacje.

Aplikacja interaktywna pozwala sprawdzić działanie wody na niektóre metale. W górnej części okna znajduje się polecenie tekstowe: Do probówki z wodą z dodatkiem kilku kropel fenoloftaleiny wrzuć kawałek sodu, opiłki magnezu lub miedzianą blaszkę. Obserwuj zachodzące zmiany. W przypadku ich braku podgrzej zawartość probówki. Za pomocą zapalonej zapałki zidentyfikuj wydzielający się gaz. Poniżej, w centralnym obszarze okna aplikacji, znajduje się grafika przedstawiająca palnik gazowy nad którym wisi probówka z niebieską cieczą. Po lewej stronie znajdują się trzy ikony ustawione w kolumnie. Na każdej z nich jest rysunek metalu oraz podpis. Kolejno od góry są to: sód, magnez, miedź. Kliknięcie wybranej powoduje wywołanie animacji wrzucenia danego kawałka metalu do probówki. W przypadku sodu reakcja rozpoczyna się natychmiast, zawartość probówki zmienia kolor na fioletowy, pojawiają się pęcherzyki gazu. Obok próbówki pojawia się napis: woda plus fenoloftaleina plus nafta, aby reakcja przebiegła spokojnie. W przypadku magnezu nic się nie dzieje, ale kliknięcie palnika, co powoduje jego zapalenie, powoduje podobny efekt: wydziela się w probówce gaz, zawartość zmienia kolor na fioletowy, a po prawej stronie pojawia się zapis woda plus fenoloftaleina. W przypadku miedzi żadna reakcja nie zachodzi, również po włączeniu palnika. Ostatnią czynnością do przeprowadzenia, po wrzuceniu do probówki metalu, oraz ewentualnym włączeniu palnika, jest kliknięcie ikony zapałki znajdującej się pomiędzy ikonami metali, a palnikiem. Powoduje to wyświetlenie animacji przeniesienia zapałki nad probówkę. Efekt zależy od tego, co wrzuciło się do probówki. W przypadku sodu słychać wyraźne pyknięcie charakterystyczne dla eksplodującego wodoru i po prawej stronie okna aplikacji pojawia się zapis reakcji: dwa plus dwa daje w efekcie dwa plus w postaci gazowej. W przypadku magnezu, przy włączonym palniku, również słychać wyraźne pyknięcie charakterystyczne dla eksplodującego wodoru i po prawej stronie okna aplikacji pojawia się zapis reakcji: plus dwa daje w efekcie w postaci gazowej. W przypadku miedzi nie ma pyknięcia i pojawia się zapis: plus reakcja nie zachodzi.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PsZwCnQcf

Działanie metalami na wodę – symulacja

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

Obserwacje:

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

Jedną z laboratoryjnych metod otrzymywania wodorotlenków jest reakcja niektórych metali z wodą. Tak zwane metale aktywne (a więc należące do

oraz grupy układu okresowego, z wyjątkiem berylu) w większości reagują z wodą już w temperaturze pokojowej (magnez reaguje z wodą w widoczny sposób dopiero w podwyższonej temperaturze). W wyniku reakcji chemicznej metalu z wodą, oprócz wodorotlenku powstaje również wodór. Równanie omówionej reakcji chemicznej można opisać schematem:

Litowce reagują z wodą gwałtowniej niż berylowce. Do reakcji z wodą nie stosuje się jednak fransu i radu – to metale promieniotwórcze.

W obrębie grupy układu okresowego, aktywność metali rośnie ze wzrostem liczby atomowej, a w obrębie okresu – rośnie wraz ze zmniejszaniem się liczby atomowej, tak jak to przedstawiono na poniższej grafice.

Kierunki zmian aktywności metali w grupie litowców i berylowców. Kolorem pomarańczowym oznaczono metale aktywne

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

Związane jest to ze zwiększającą się odległością elektronów walencyjnych od jądra atomowego w atomach metali, co skutkuje łatwością atomu do oddawania elektronów podczas tworzenia wiązań jonowych.

Metale pozostałych grup układu okresowego (np. miedź), podobnie jak wspomniany już beryl, są mniej aktywne i nie reagują z wodą. Ich trudno rozpuszczalne w wodzie wodorotlenki metali otrzymuje się innymi metodami.

Doświadczenie 2

Sprawdź, w jaki sposób tlenek wapnia zachowuje się wobec wody. W tym celu przeprowadź doświadczenie

Przygotuj niezbędne odczynniki i sprzęt laboratoryjny. Wybierz hipotezę i zweryfikuj ją, przeprowadzając doświadczenie wg załączonej instrukcji. Napisz obserwacje oraz sformułuj odpowiedni wniosek. Przeprowadzając doświadczenie samodzielnie, zadbaj o środki ochrony osobistej.

Problem badawczy:

Czy tlenek wapnia reaguje z wodą?

Spośród podanych poniżej hipotez wybierz jedną, a następnie ją zweryfikuj.

Hipoteza : Tlenek wapnia reaguje z wodą.

Hipoteza : Tlenek wapnia nie reaguje z wodą.

Twój wybór:Wybierz      Hipoteza 1.Hipoteza 2.

Co będzie potrzebne:

zlewka;

tlenek wapnia;

woda destylowana;

bagietka;

termometr;

alkoholowy roztwór fenoloftaleiny.

Instrukcja:

Do zlewki wsyp niewielką ilość tlenku wapnia.

Ostrożnie dolej zimnej wody, a zawartość zlewki dokładnie pomieszaj bagietką.

Włóż termometr do zlewki.

Obserwuj wskazania termometru.

Do zawartości zlewki dodaj kilka kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny.

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

Polecenie 6

Obserwacje:

Wnioski:

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

Podsumowanie doświadczenia

Tlenek wapnia reaguje z wodą, a w wyniku zachodzącej reakcji chemicznej wydziela się ciepło – to reakcja egzoenergetyczna (egzotermiczna). To, że po dodaniu alkoholowego roztworu fenoloftaleiny roztwór zabarwił się na malinowo, pozwala na stwierdzenie, że w wyniku zachodzącej reakcji chemicznej uzyskano roztwór o odczynie zasadowym. Biorąc pod uwagę wykorzystane odczynniki chemiczne (tlenek wapnia i wodę destylowaną), można wnioskować, że substancja obecna w roztworze wodnym po reakcji to wodorotlenek wapnia. Równanie reakcji chemicznej, która zachodzi w trakcie wykonywania opisanego doświadczenia, ma postać:

Polecenie 7

Wykorzystując poniższą symulację, sprawdź, w jaki sposób użyte w niej tlenki metali zachowują się wobec wody. Następnie zapisz obserwacje.

Aplikacja interaktywna pozwala sprawdzić działanie wody na niektóre tlenki metali. W górnej części okna znajduje się polecenie tekstowe: Do probówki z wodą z dodatkiem kilku kropel fenoloftaleiny wsyp tlenek sodu, tlenek magnezu lub tlenek miedzi dwa. Obserwuj zachodzące zmiany. Poniżej, w centralnym obszarze okna aplikacji, znajduje się grafika przedstawiająca probówkę z niebieską cieczą podpisaną: woda plus fenoloftaleina. Po lewej stronie znajdują się trzy ikony ustawione w kolumnie. Na każdej z nich jest rysunek kupki białego, a w przypadku ostatniej ikony czarnego proszku oraz podpis. Kolejno od góry są to: tlenek sodu, tlenek magnezu, tlenek miedzi. Kliknięcie wybranej powoduje wywołanie animacji wrzucenia danej substancji do probówki oraz wymieszania jej z wodą za pomocą szklanej bagietki. W przypadku tlenków sodu i magnezu powoduje to zmianę koloru zawartości probówki na fioletowy i zniknięcie z probówki wrzuconego proszku. W przypadku tlenku miedzi dwa do żadnej reakcji nie dochodzi, o czym informuje również napis po prawej stronie probówki. Zarówno po wrzuceniu do probówki tlenku sodu, jak i po wrzuceniu tlenku magnezu i odegraniu animacji po prawej stronie pojawia się sumaryczny i modelowy, czyli rysunkowy zapis reakcji. Dla tlenku sodu jest to równanie: plus daje w efekcie dwa . Dla tlenku magnezu jest to równanie: plus daje w efekcie .

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PsZwCnQcf

Działanie tlenkami metali na wodę – symulacja

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

Odpowiedź:

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

Jako drugą z laboratoryjnych metod otrzymywania wodorotlenków, można zastosować reakcję tlenków niektórych metali z wodą. Do wspomnianych należą tlenki metali aktywnych. Równanie omówionej reakcji chemicznej tlenków niektórych metali z wodą można opisać schematem:

Tlenki, które w reakcji z wodą tworzą zasady (a więc wodorotlenki rozpuszczalne w wodzie), to tak zwane tlenki zasadotwórcze.

Podsumowanie

- Wodorotlenki to związki chemiczne, zbudowane z kationów metali i anionów wodorotlenkowych, o wzorze ogólnym:

.

- Nazwy wodorotlenków tworzymy, dodając do słowa „wodorotlenek” nazwę wchodzącego w jego skład metalu (w dopełniaczu) oraz, w przypadku niektórych metali, jego wartościowość.

- Wodorotlenki otrzymuje się w wyniku reakcji chemicznych niektórych metali z wodą oraz tlenków niektórych metali z wodą.

- Wodne roztwory wodorotlenków dobrze rozpuszczalnych w wodzie (wszystkich wodorotlenków metali z

grupy układu okresowego i wybranych wodorotlenków metali z grupy ) nazywa się zasadami.

Praca domowa

Polecenie 8.1

Wykorzystując dostępne Ci źródła informacji oraz wiedzę zdobytą podczas analizy tego materiału, przygotuj infografikę przedstawiającą barwy wybranych wskaźników w środowisku o odczynie obojętnym i zasadowym.

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, 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.

Polecenie 8.2

Zapisz równania reakcji chemicznych, oznaczonych na poniższym chemografie cyframi od

do . Pamiętaj, że każda z reakcji prowadzi do otrzymania odpowiedniego wodorotlenku. Napisz wzory (lub symbole) i nazwy substancji oznaczonych literami od A do H. Określ typ każdej z reakcji chemicznych (synteza, analiza, wymiana).

Schemat reakcji

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

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, 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.

Słownik

sieć krystaliczna

pojęcie abstrakcyjne, matematyczne, oznaczające powtarzające się w przestrzeni upakowanie drobin (pod określonymi kątami i w określonej odległości)

wodorotlenek

związek chemiczny, zbudowany z kationów metalu i anionów wodorotlenkowych

zasada

wodny roztwór dobrze rozpuszczalnego wodorotlenku

wskaźniki kwasowo-zasadowe

(indykatory) substancje chemiczne, które zmieniają swoją barwę w zależności od odczynu środowiska (roztworu), w którym się znajdują

odczyn roztworu

cecha charakteryzująca roztwory wodne; roztwór może mieć odczyn kwasowy (np. ocet), obojętny (np. wodny roztwór soli kuchennej) lub zasadowy (wodne roztwory wodorotlenków)

reakcja egzotermiczna

reakcja chemiczna, w wyniku której z układu reakcyjnego (doświadczalnego) do otoczenia wydziela się ciepło

Ćwiczenia

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

Ułóż schematy równań reakcji chemicznych, które prowadzą do otrzymania wodorotlenków. Wybierz odpowiednie elementy z listy.

wodorotlenek

aktywny metal

tlen     każdy niemetal     tlenek niemetalu     każdy metal     wodór     woda     wodorotlenek     woda  tlenek każdego metalu     wodorotlenek     wodór  wodorotlenek     wodorotlenek     tlen  tlenek metalu aktywnego     wodór     woda     tlen

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

Ćwiczenie 2

Uzupełnij równania reakcji otrzymywania wodorotlenków, przeciągając w luki odpowiednie symbole lub wzory chemiczne substancji oraz (jeśli to konieczne) współczynniki stechiometryczne.

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

Ćwiczenie 3

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz Prawda, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub Fałsz, jeśli jest fałszywe.

Prawda

Fałsz

Wszystkie metale reagują z wodą.

W wyniku reakcji metalu aktywnego z wodą powstaje wodorotlenek i wydziela się wodór.

W wyniku reakcji miedzi z wodą powstaje wodorotlenek miedzi.

Miedź jest metalem bardziej aktywnym niż sód.

W wyniku reakcji tlenku potasu z wodą wydziela się wodór.

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

Ćwiczenie 4

Znając zachowanie się miedzi, magnezu i sodu w wodzie z dodatkiem alkoholowego roztworu fenoloftaleiny, ustal, jakich metali użyto do kolejnych reakcji.

Aplikacja interaktywna składająca się z trzech pól, w które można przeciągnąć ikony umieszczone w kolumnie po prawej stronie okna aplikacji. Poniżej tych pustych pól znajdują się rysunki. Pod polem lewym jest to rysunek probówki z fioletową cieczą i podpisem Woda plus fenoloftaleina. Pod polem środkowym jest to rysunek probówki z fioletową cieczą oraz zapalonym palnikiem gazowym poniżej i podpisem Woda plus fenoloftaleina. Pod polem prawym jest to rysunek probówki z niebieską cieczą oraz zapalonym palnikiem gazowym poniżej i podpisem Woda plus fenoloftaleina. Ikony po prawej stronie przeznaczone do przeciągnięcia w odpowiednie miejsca reprezentują, licząc kolejno od góry, miedź, magnez i sód.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PsZwCnQcf

Źródło: GroMar Sp. z o. o., dostępny w internecie: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 5

Do podanych poniżej nazw wodorotlenków dopasuj wzory jonów, z których są one zbudowane.

Nazwa systematyczna wodorotlenku

Wzór kationu

Wzór anionu

wodorotlenek rubidu

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

wodorotlenek cyny(  )

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

wodorotlenek manganu(  )

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

wodorotlenek kobaltu(  )

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

wodorotlenek litu

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

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

Ćwiczenie 6

Analizując informacje zawarte w poniższej tabeli, dopasuj do odpowiednich komórek nazwy wskaźników kwasowo-zasadowych, którym odpowiadają podane barwy.

Tabela zawierająca informacje o nazwie wskaźnika kwasowo-zasadowego, a także o barwie, jaką przyjmuje wskaźnik w wodzie destylowanej oraz w wodnym roztworze wodorotlenku.

Usunwodny roztwór oranżu metylowego     Usunalkoholowy roztwór fenoloftaleiny     Usunwywar z czerwonej kapusty     Usununiwersalny papierek wskaźnikowy

Źródło: dostępny w internecie: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 7

Uczeń przeprowadził doświadczenie, zilustrowane na poniższym schemacie.

Schemat

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

Spośród podanych poniżej obserwacji zaznacz te, które faktycznie mógł odnotować uczeń, przeprowadzając ukazane na schemacie doświadczenie.

Zaznacz prawidłowe odpowiedzi.

- Po wprowadzeniu odpowiednich tlenków, w zlewkach i  zaobserwowano wydzielanie się gazu.

- Po wprowadzeniu odpowiednich tlenków, w zlewkach i  roztwór zabarwił się na malinowo.

- Po wprowadzeniu odpowiednich tlenków, w zlewkach i  zaobserwowano wydzielanie się gazu.

- Rozpuszczanie (roztwarzanie) się ciała stałego zaobserwowano wyłącznie w zlewkach i .

- W każdej ze zlewek zaobserwowano rozpuszczanie (roztwarzanie) się ciała stałego.

- Po wprowadzeniu odpowiednich tlenków, we wszystkich zlewkach zaobserwowano wydzielanie się gazu.

- Po wprowadzeniu odpowiednich tlenków, w zlewkach i  roztwór zabarwił się na malinowo.

- Rozpuszczanie (roztwarzanie) się ciała stałego zaobserwowano wyłącznie w zlewkach i .

- Po wprowadzeniu odpowiednich tlenków, roztwór w każdej ze zlewek zabarwił się na malinowo.

- Po wprowadzeniu odpowiednich tlenków, w żadnej ze zlewek nie zaobserwowano wydzielania się gazu.

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

Ćwiczenie 8

W szkolnym laboratorium chemicznym przeprowadzono doświadczenie zilustrowane na poniższym schemacie.

Schemat

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

Zdecyduj, które z poniższych informacji dotyczących zilustrowanego doświadczenia są prawdziwe, a które fałszywe.

Prawda

Fałsz

W obydwu kolbach zaobserwowano wydzielanie się bezbarwnego, bezwonnego gazu.

Po naniesieniu kropli na uniwersalny papierek wskaźnikowy roztworu, który uzyskano w wyniku przeprowadzonego doświadczenia w kolbie nr , zaobserwowano zmianę barwy papierka z żółtej na niebieską.

Po wprowadzeniu kilku mililitrów wywaru z czerwonej kapusty do roztworu, który uzyskano w wyniku przeprowadzonego doświadczenia w kolbie nr , nie zaobserwowano zmiany zabarwienia wywaru.

Po zakończeniu doświadczenia, w obydwu kolbach znajdowały się wyłącznie klarowne, bezbarwne roztwory.

Na podstawie przeprowadzonego doświadczenia można jednoznacznie stwierdzić, że wapń jest metalem mniej aktywnym od glinu.

Po zakończeniu doświadczenia, w obydwu kolbach otrzymano roztwory o odczynie obojętnym.

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

Ćwiczenie 9

Poniżej podano wzory chemiczne ośmiu wodorotlenków. Do każdego z wzorów dopasuj odpowiadającą mu nazwę w języku angielskim.

Wzory sumaryczne wodorotlenków

Nazwy wodorotlenków w języku angielskim

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

Przeciągnij w to miejsce odpowiednie treści

chromium(   ) hydroxide  barium hydroxide     lead(   ) hydroxide  copper(   ) hydroxide  beryllium hydroxide     lithium hydroxide     potassium hydroxide     calcium hydroxide     iron(   ) hydroxide  copper(   ) hydroxide  chromium(   ) hydroxide  iron(   ) hydroxide

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

Glossary

Bibliografia

Encyklopedia PWN.

Krzeczkowska M., Loch J., Mizera A., Repetytorium chemia. Liceum – poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa – Bielsko-Biała 2010.

Litwin M., Styka-Wlazło Sz., Szymońska J., To jest chemia 1. Chemia ogólna i nieorganiczna. Zakres roz szerzony, Warszawa 2012.

Pazdro K.  M., Chemia. Pierwiastki i związki nieorganiczne, Warszawa 2012.

Notatnik

Uzupełnij

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