RY9LtdTVsPJjQ1

Schemat pomagający zrozumieć strukturę chemicznych związków nieorganicznych. Infografika zaczyna się dużym poziomym pasem w górnej części podpisanym Związki nieorganiczne. Odchodzące od niego cztery pionowe, skierowane w dół strzałki dają początek czterem kolumnom. W każdej kolumnie znajdują się dwa kolejne pola. Pierwsze zawiera nazwę grupy związków, natomiast drugie zawiera wzór ogólny wraz z opisem. Pierwsza kolumna od lewej to tlenki, druga to wodorotlenki, trzecia to kwasy, a ostatnia zarezerwowana jest dla innych związków zwanych też solami. Przy solach widnieje adnotacja, że będą one tematem kolejnych lekcji.

1. Wodorotlenki

Wodorotlenki to związki chemiczne o stałym stanie skupienia, zbudowane z kationów metalu i anionów wodorotlenkowych.
*Jony te przyciągają się siłami elektrostatycznymi, tworząc sieć krystaliczną.

R1KfZDxIrOpOD1

Ilustracja przedstawia graficzny model budowy wodorotlenków na przykładzie wodorotlenku sodu. Po prawej stronie legenda: średnie fioletowe kulki to kationy sodu Na plus. Pary dużych czerwonych kulek oraz małych białych kulek to aniony wodorotlenowe OH minus. Po lewej stronie rysunek sieci krystalicznej zbudowanej z tych jonów. Kationy sodu i aniony wodorotlenowe wymieszane w równych proporcjach i mocno upakowane tworzą jedno ciało stałe.

Wodorotlenki otrzymuje się w reakcji metali aktywnych z wodą (metali z 1. oraz 2. grupy układu okresowego, z wyjątkiem berylu). W ich wyniku powstają zasady (wodne roztwory wodorotlenków) i wydziela się wodór.

R1M7FxR0met1F1

Ilustracja przedstawia czarną tablicę z zapisaną reakcją metalu aktywnego z wodą, w wyniku której powstaje wodorotlenek i gazowy wodór. Jako przykład podano reakcję dwóch atomów sodu z dwoma cząsteczkami wody, w wyniku której powstają dwie cząsteczki NaOH oraz cząsteczka gazowego wodoru H2.

Innym sposobem otrzymywania wodorotlenków jest działanie tlenków metali aktywnych (należących do 1. oraz 2. grupy układu okresowego z wyjątkiem berylu), zwanych tlenkami zasadowymi, na wodę.

R1146lHIs62bW1

Ilustracja przedstawia czarną tablicę z zapisaną reakcją tlenku metalu aktywnego z wodą, w wyniku której powstaje wodorotlenek. Jako przykład podano reakcję cząsteczki tlenku wapnia CaO z cząsteczką wody, w wyniku której powstaje cząsteczka Ca OH dwa razy wzięte, czyli wodorotlenek wapnia.

Właściwości

Wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu to substancje stałe o barwie białej. Pozostawione na powietrzu po pewnym czasie rozpływają się – pochłaniają wilgoć z otoczenia. Substancje o takich właściwościach nazywamy higroskopijnymi.

R1O9AFNkCLTvQ1

Ilustracja przedstawia higroskopijność wodorotlenków sodu i potasu. Składa się z dwóch zdjęć. Na fotografii po lewej stronie, oznaczonej numerem jeden, znajdują się dwie stojące obok siebie na tle szarego blatu szalki Petriego . Szalkę po lewej stronie wypełniono świeżymi, białymi granulkami wodorotlenku sodu. W szalce po prawej znajduje się nieco mniejsza ilość tej samej substancji, umieszczonej znacznie wcześniej. Granulki są ciemniejsze i mocno wilgotne, a nawet częściowo rozpuszczone na skutek wchłonięcia wody z powietrza. Na zdjęciu po prawej stronie takie samo zestawienie dla kawałków wodorotlenku potasu. Skrawki w mniejszym stopniu przypominają granulki, a bardziej wióry. Porcja w szalce z prawej strony zebrała już na tyle wody, że ułożyła się ona na powierzchni szkła w małą kałużę.

Wodorotlenki są substancjami stałymi, mogą mieć różne barwy. Wodorotlenki sodu i potasu oraz innych pierwiastków z 1. grupy układu okresowego są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie. Rozpuszczalność wodorotlenków pierwiastków 2. grupy zwiększa się ze wzrostem liczby atomowej berylowca, a wodorotlenki pozostałych metali są praktycznie nierozpuszczalne w wodzie.

Zgodnie z teorią rozpadu substancji na jony zasadami nazywamy związki chemiczne, które dysocjują na kationy metalu i aniony wodorotlenkowe:

Zasadami nazywamy zarówno wodorotlenki rozpuszczalne w wodzie, jak i ich wodne roztwory.

RmVFUDzlDEneK1

Nagranie składa się z pokazu slajdów opatrzonych podpisami i komentarzem, odczytywanym również przez lektora. Pierwszy slajd przedstawia opakowanie lekarstwa na nadkwaśność, niestrawność i zgagę. Drugi slajd przedstawia kostkę mydła. Trzeci slajd przedstawia białą plastikową butelkę środka do udrażniania rur i odpływów. Czwarty slajd przedstawia opakowanie zaprawy murarskiej. Piąty slajd przedstawia tubkę pasty do zębów.

Nagranie składa się z pokazu slajdów opatrzonych podpisami i komentarzem, odczytywanym również przez lektora. Pierwszy slajd przedstawia opakowanie lekarstwa na nadkwaśność, niestrawność i zgagę. Drugi slajd przedstawia kostkę mydła. Trzeci slajd przedstawia białą plastikową butelkę środka do udrażniania rur i odpływów. Czwarty slajd przedstawia opakowanie zaprawy murarskiej. Piąty slajd przedstawia tubkę pasty do zębów.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Nagranie składa się z pokazu slajdów opatrzonych podpisami i komentarzem, odczytywanym również przez lektora. Pierwszy slajd przedstawia opakowanie lekarstwa na nadkwaśność, niestrawność i zgagę. Drugi slajd przedstawia kostkę mydła. Trzeci slajd przedstawia białą plastikową butelkę środka do udrażniania rur i odpływów. Czwarty slajd przedstawia opakowanie zaprawy murarskiej. Piąty slajd przedstawia tubkę pasty do zębów.

2. Kwasy

Kwasy to związki chemiczne, których cząsteczki są zbudowane z atomów wodoru i reszty kwasowej.
W cząsteczkach kwasów beztlenowych atomy wodoru łączą się bezpośrednio z atomem niemetalu.

Wzór ogólny kwasów ma postać:

gdzie:
$\text{n}$ – liczba atomów wodoru w cząsteczce kwasu,
$\text{R}$ – reszta kwasowa (w przypadku kwasów beztlenowych są to atomy niemetalu).

Kwasy beztlenowe otrzymuje się m.in. przez rozpuszczenie w wodzie związku chemicznego powstałego podczas reakcji wodoru z niektórymi niemetalami, np.

Kwasy tlenowe otrzymuje się m.in. w wyniku reakcji tlenku niemetalu z wodą, np.

Rzymska cyfra podawana w nawiasie po nazwie kwasu tlenowego informuje o wartościowości niemetalu, od którego pochodzi nazwa kwasu, np. kwas siarkowy(VI).

Wybrane właściwości kwasów

R1XkzMaYovasF1

Ilustracja składa się z trzech umieszczonych obok siebie zdjęć wraz z komentarzem tekstowym. Pierwsze zdjęcie przedstawia zlewkę z wodą, do której dłoń eksperymentatora w rękawiczce lateksowej dolewa z probówki kwas. Czerwony napis nad i pod zdjęciem głosi: Pamiętaj chemiku młody, wlewaj zawsze kwas do wody. Podpis pod zdjęciem informuje, że stężone kwasy to substancje żrące, a podczas ich rozcieńczania należy dolewać kwasu do wody. Drugie zdjęcie przedstawia etap końcowy eksperymentu z tak zwanym kominem węglowym, czyli dehydratacją wilgotnego cukru za pomocą kwasu siarkowego. Podpis pod zdjęciem informuje, że stężony kwas siarkowy sześć ma właściwości silnie higroskopijne. Trzecie zdjęcie przedstawia etap końcowy eksperymentu z reakcją ksantoproteinową, czyli działaniem kwasem azotowym na białko, w wyniku której kawałek białego sera, ptasie pióro i zwitek wełny przybrały kolor żółty. Podpis pod zdjęciem informuje, że stężony kwas azotowy pięć służy do wykrywania substancji zawierających białko.

Zgodnie z teorią rozpadu substancji na jony kwasami nazywamy związki chemiczne, które w roztworze wodnym dysocjują na kationy wodoru i aniony reszt kwasowych:

gdzie:
$\text{n}$ – liczba atomów wodoru w cząsteczce kwasu (ładunek anionu reszty kwasowej),
$\text{R}$ – reszta kwasowa.

Ładunek anionu reszty kwasowej jest równy liczbie kationów wodoru w cząsteczce kwasu.
Zastosowanie kwasów beztlenowych

RVuGRfQw0wKlg1

Aplikacja interaktywna prezentująca zastosowania kwasów beztlenowych: solnego i siarkowodorowego. W oknie aplikacji znajdują się dwa okręgi. W okręgu po lewej stronie znajduje się napis Zastosowanie kwasu chlorowodorowego, czyli solnego. W okręgu po prawej stronie znajduje się napis Zastosowanie kwasu siarkowodorowego. Od obu okręgów wychodzą koncentryczne linie prowadzące do innych okręgów z różnymi zdjęciami, których kliknięcie powoduje pojawienie się okna z tekstem opisu, odczytywanym przez lektora. W przypadku kwasu solnego okręgów takich jest siedem i zawarte w nich zdjęcia przedstawiają, licząc od góry w kierunku ruchu wskazówek zegara: tabletki, barwniki, słodkie żelki, plastikowe bidony dla sportowców, różnokolorowe tkaniny, wnętrze huty, szafkę laboratoryjną z chemikaliami. W przypadku kwasu siarkowodorowego okręgi są dwa. Zawarte w nich zdjęcia przedstawiają szafkę laboratoryjną z chemikaliami oraz wodę mineralną nalewaną z butelki do szklanki.

Aplikacja interaktywna prezentująca zastosowania kwasów beztlenowych: solnego i siarkowodorowego. W oknie aplikacji znajdują się dwa okręgi. W okręgu po lewej stronie znajduje się napis Zastosowanie kwasu chlorowodorowego, czyli solnego. W okręgu po prawej stronie znajduje się napis Zastosowanie kwasu siarkowodorowego. Od obu okręgów wychodzą koncentryczne linie prowadzące do innych okręgów z różnymi zdjęciami, których kliknięcie powoduje pojawienie się okna z tekstem opisu, odczytywanym przez lektora. W przypadku kwasu solnego okręgów takich jest siedem i zawarte w nich zdjęcia przedstawiają, licząc od góry w kierunku ruchu wskazówek zegara: tabletki, barwniki, słodkie żelki, plastikowe bidony dla sportowców, różnokolorowe tkaniny, wnętrze huty, szafkę laboratoryjną z chemikaliami. W przypadku kwasu siarkowodorowego okręgi są dwa. Zawarte w nich zdjęcia przedstawiają szafkę laboratoryjną z chemikaliami oraz wodę mineralną nalewaną z butelki do szklanki.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1EbcudZV

Zastosowanie kwasów tlenowych

RVtt8pNG8JqKG1

Aplikacja interaktywna prezentująca zastosowania kwasów tlenowych: siarkowego sześć, siarkowego cztery, azotowego pięć i fosforowego pięć.W oknie aplikacji znajdują się cztery okręgi. W okręgu w lewym górnym rogu znajduje się napis Zastosowanie kwasu siarkowego sześć. W okręgu w prawym górnym rogu znajduje się napis Zastosowanie kwasu siarkowego cztery. W okręgu w lewym dolnym rogu znajduje się napis Zastosowanie kwasu azotowego pięć. W okręgu w prawym górnym rogu znajduje się napis Zastosowanie kwasu fosforowego pięć. Od wszystkich okręgów wychodzą koncentryczne linie prowadzące do innych okręgów z różnymi zdjęciami, których kliknięcie powoduje pojawienie się okna z tekstem opisu, odczytywanym przez lektora. W przypadku kwasu siarkowego sześć okręgów takich jest pięć i zawarte w nich zdjęcia przedstawiają, licząc od lewego dolnego w kierunku ruchu wskazówek zegara: granulowany nawóz sztuczny, pastylki lekarstw, odczynniki chemiczne w laboratorium, środki piorące i różnokolorowe tkaniny. W przypadku kwasu siarkowego cztery okręgi są dwa i zawarte w nich zdjęcia przedstawiają ryzę papieru oraz drewniane beczki. W przypadku kwasu azotowego okręgi są cztery i zawarte w nich zdjęcia przedstawiają, licząc od góry w kierunku ruchu wskazówek zegara: granulki nawozu sztucznego, barwniki, medyczną nitroglicerynę w butelce oraz klatkę ze sfilmowanej eksplozji. W przypadku kwasu fosforowego okręgi są trzy i zawarte w nich zdjęcia przedstawiają, licząc od góry w kierunku ruchu wskazówek zegara: granulki nawozu sztucznego, dłonie specjalisty polerującego stalową rurkę wodociągową oraz różnokolorowe napoje z lodem.

Aplikacja interaktywna prezentująca zastosowania kwasów tlenowych: siarkowego sześć, siarkowego cztery, azotowego pięć i fosforowego pięć.W oknie aplikacji znajdują się cztery okręgi. W okręgu w lewym górnym rogu znajduje się napis Zastosowanie kwasu siarkowego sześć. W okręgu w prawym górnym rogu znajduje się napis Zastosowanie kwasu siarkowego cztery. W okręgu w lewym dolnym rogu znajduje się napis Zastosowanie kwasu azotowego pięć. W okręgu w prawym górnym rogu znajduje się napis Zastosowanie kwasu fosforowego pięć. Od wszystkich okręgów wychodzą koncentryczne linie prowadzące do innych okręgów z różnymi zdjęciami, których kliknięcie powoduje pojawienie się okna z tekstem opisu, odczytywanym przez lektora. W przypadku kwasu siarkowego sześć okręgów takich jest pięć i zawarte w nich zdjęcia przedstawiają, licząc od lewego dolnego w kierunku ruchu wskazówek zegara: granulowany nawóz sztuczny, pastylki lekarstw, odczynniki chemiczne w laboratorium, środki piorące i różnokolorowe tkaniny. W przypadku kwasu siarkowego cztery okręgi są dwa i zawarte w nich zdjęcia przedstawiają ryzę papieru oraz drewniane beczki. W przypadku kwasu azotowego okręgi są cztery i zawarte w nich zdjęcia przedstawiają, licząc od góry w kierunku ruchu wskazówek zegara: granulki nawozu sztucznego, barwniki, medyczną nitroglicerynę w butelce oraz klatkę ze sfilmowanej eksplozji. W przypadku kwasu fosforowego okręgi są trzy i zawarte w nich zdjęcia przedstawiają, licząc od góry w kierunku ruchu wskazówek zegara: granulki nawozu sztucznego, dłonie specjalisty polerującego stalową rurkę wodociągową oraz różnokolorowe napoje z lodem.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1EbcudZV

3. Wskaźniki

O tym, że badane związki chemiczne mają odmienne właściwości, można się przekonać, używając substancji zwanych wskaźnikami. Ich działanie pod wpływem różnych substancji polega na tym, że w łatwy do zaobserwowania sposób zmieniają barwę. Dzięki temu możemy stwierdzić, czy w badanej próbce jest interesująca nas substancja.

Uniwersalne papierki wskaźnikowe w środowisku kwasowym barwią się na czerwono, a w zasadowym – na zielono lub niebiesko.

Miarą kwasowości i zasadowości roztworu jest skala pH. Przyjmuje ona wartości od 0 do 14.

R1HnakRjevrqt1

Aplikacja interaktywna pozwalająca prześledzić zmiany barw trzech substancji wskaźnikowych w zależności od odczynu środowiska. W górnej części okna znajduje się skala kwasowości od zera do czternastu pH. Zakres od zera do sześciu wyróżniony jest za pomocą czerwonej klamry i opisany jako Odczyn kwasowy. Zakres od ośmiu do czternastu wyróżniony jest klamrą niebieską i opisany jako Odczyn zasadowy. Wartości od sześć do osiem podpisane są szarym kolorem jako Odczyn obojętny. Kliknięcie na dowolną liczbę na skali powoduje pojawienie się nad tą liczbą pulsującego trójkątnego wskaźnika i podświetlenie odpowiedniej linijki tabelki znajdującej się poniżej. Tabelka ta ma pięć kolumn. Pierwsza nosi opis Rodzaj substancji, a pozostałe cztery to Barwa wskaźników. Wśród wskaźników wyróżniono, licząc kolejno od lewej: oranż metylowy, fenoloftaleinę, papierek uniwersalny oraz wywar z czerwonej kapusty. Kolejne wiersze w tabeli opisane zostały w pierwszej kolumnie jako woda, kwas i zasada. W aktualnie podświetlonym wierszu użytkownik może odczytać nazwę koloru przybieranego przez dany wskaźnik w określonym środowisku oraz zobaczyć jego barwną reprezentację. Dla wody, czyli odczynu obojętnego są to: pomarańczowy oranż metylowy, bezbarwna fenoloftaleina, żółty papierek uniwersalny oraz fioletowy wywar z czerwonej kapusty. Dla kwasów są to: czerwone oranż metylowy, papierek uniwersalny i wywar z czerwonej kapusty oraz bezbarwna fenoloftaleina. Dla zasad są to: żółty oranż metylowy, malinowa fenoloftaleina, niebieski lub zielony papierek uniwersalny oraz zielony wywar z czerwonej kapusty.

Aplikacja interaktywna pozwalająca prześledzić zmiany barw trzech substancji wskaźnikowych w zależności od odczynu środowiska. W górnej części okna znajduje się skala kwasowości od zera do czternastu pH. Zakres od zera do sześciu wyróżniony jest za pomocą czerwonej klamry i opisany jako Odczyn kwasowy. Zakres od ośmiu do czternastu wyróżniony jest klamrą niebieską i opisany jako Odczyn zasadowy. Wartości od sześć do osiem podpisane są szarym kolorem jako Odczyn obojętny. Kliknięcie na dowolną liczbę na skali powoduje pojawienie się nad tą liczbą pulsującego trójkątnego wskaźnika i podświetlenie odpowiedniej linijki tabelki znajdującej się poniżej. Tabelka ta ma pięć kolumn. Pierwsza nosi opis Rodzaj substancji, a pozostałe cztery to Barwa wskaźników. Wśród wskaźników wyróżniono, licząc kolejno od lewej: oranż metylowy, fenoloftaleinę, papierek uniwersalny oraz wywar z czerwonej kapusty. Kolejne wiersze w tabeli opisane zostały w pierwszej kolumnie jako woda, kwas i zasada. W aktualnie podświetlonym wierszu użytkownik może odczytać nazwę koloru przybieranego przez dany wskaźnik w określonym środowisku oraz zobaczyć jego barwną reprezentację. Dla wody, czyli odczynu obojętnego są to: pomarańczowy oranż metylowy, bezbarwna fenoloftaleina, żółty papierek uniwersalny oraz fioletowy wywar z czerwonej kapusty. Dla kwasów są to: czerwone oranż metylowy, papierek uniwersalny i wywar z czerwonej kapusty oraz bezbarwna fenoloftaleina. Dla zasad są to: żółty oranż metylowy, malinowa fenoloftaleina, niebieski lub zielony papierek uniwersalny oraz zielony wywar z czerwonej kapusty.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1EbcudZV

Zadania

Pamiętam i rozumiem

• Wyjaśnij, jakie substancje nazywamy kwasami, a jakie – zasadami. Przedstaw to zagadnienie w formie infografiki.

• Opisz właściwości wodorotlenków sodu i potasu oraz wyjaśnij, jakie piktogramy należy umieszczać na ich opakowaniach.

• Podaj dwie metody otrzymywania wodorotlenków.

• Wyjaśnij, czym różni się wodorotlenek od zasady.

• Podaj reguły pracy z substancjami o właściwościach żrących.

• Zapisz równania reakcji otrzymywania kwasów beztlenowych, np. $\text{H}{\text{Cl}}_{\text{(aq)}}$ i ${\text{H}}_{\text{2}}{\text{S}}_{\text{(aq)}}$.

Czytam i interpretuję

• Z tablic chemicznych odczytaj, które wodorotlenki są rozpuszczalne, a które – nierozpuszczalne w wodzie. Przedstaw po 4 przykłady w postaci tabeli.

• W dowolnym źródle (podręczniki, książki, encyklopedie, Internet) znajdź informacje dotyczące przyczyn i skutków kwaśnych opadów. Napisz krótką notatkę.

• *Na podstawie dostępnych źródeł (podręczniki, książki, encyklopedie, Internet) odpowiedz, czy pH gleby wpływa na rodzaj uprawianych na niej roślin.

Rozwiązuję problemy

• Zaproponuj doświadczenie pozwalające sprawdzić, czy reakcja tworzenia wodorotlenku wapnia z tlenku wapnia i wody jest reakcją egzoenergetyczną.

• Wyjaśnij, dlaczego fenoloftaleina nie nadaje się do wykrywania kwasów.

• Sporządź roztwór mydła w wodzie, a następnie zaproponuj sposób, w jaki można sprawdzić odczyn tego roztworu.

Projekt badawczy

Test sprawdzający do działu Zasady i kwasy

Test sprawdzający

Klucz testu