RFl94BaJXhsno1

Zdjęcie przedstawia samochodowy akumulator ołowiowy pokazany z przodu i z góry. Obudowa szara, pokrywa niebieska z żółtą rączką. Dwie grube metalowe elektrody po prawej i lewej stronie. Na etykiecie z przodu nazwa marki i parametry: napięcie 12 woltów, pojemność 40 amperogodzin.

1. Badanie przewodnictwa prądu elektrycznego przez kwasy

R1NdLeQlgXgln1

Aplikacja interaktywna ilustrująca zdolność kwasów do przewodzenia prądu elektrycznego. Po lewej stronie okna znajduje się rysunek obwodu składającego się z baterii płaskiej oraz diody świecącej. Dodatni biegun baterii połączony jest z lewą nóżką diody przewodami z zaciskami na końcach, tak zwanymi krokodylkami. Od ujemnego bieguna baterii oraz prawej nóżki diody odchodzą kolejne dwa przewody, których przeciwległe końce zbliżają się do siebie w centralnej części okna aplikacji, ale się nie stykają. Po prawej stronie znajdują się cztery symbolicznie przedstawione zlewki oznaczone symbolami znajdujących się wewnątrz nich substancji: H2O, HCl, H2SO4 oraz HNO3. Kliknięcie i przeciągnięcie którejś zlewki w obszar pomiędzy wolnymi końcami przewodów powoduje włączenie jej do obwodu. Jeżeli dokona się tego ze zlewką oznaczoną wzorem wody, to reakcji nie będzie. W przypadku kwasu solnego, siarkowego i azotowego efektem będzie zaświecenie się diody.

Aplikacja interaktywna ilustrująca zdolność kwasów do przewodzenia prądu elektrycznego. Po lewej stronie okna znajduje się rysunek obwodu składającego się z baterii płaskiej oraz diody świecącej. Dodatni biegun baterii połączony jest z lewą nóżką diody przewodami z zaciskami na końcach, tak zwanymi krokodylkami. Od ujemnego bieguna baterii oraz prawej nóżki diody odchodzą kolejne dwa przewody, których przeciwległe końce zbliżają się do siebie w centralnej części okna aplikacji, ale się nie stykają. Po prawej stronie znajdują się cztery symbolicznie przedstawione zlewki oznaczone symbolami znajdujących się wewnątrz nich substancji: H2O, HCl, H2SO4 oraz HNO3. Kliknięcie i przeciągnięcie którejś zlewki w obszar pomiędzy wolnymi końcami przewodów powoduje włączenie jej do obwodu. Jeżeli dokona się tego ze zlewką oznaczoną wzorem wody, to reakcji nie będzie. W przypadku kwasu solnego, siarkowego i azotowego efektem będzie zaświecenie się diody.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DrtyA2OcZ

Podsumowanie doświadczenia (symulacji)
Woda destylowana nie przewodzi prądu. Przez pozostałe roztwory przepływa prąd elektryczny, o czym świadczy świecenie żarówki. Roztwory wodne kwasów przewodzą prąd elektryczny – znajdują się w nich jony, które są nośnikami ładunku elektrycznego.

Woda destylowana jest nieelektrolitem, a kwasy, podobnie jak zasady, są elektrolitami. Wynik doświadczenia świadczy o obecności w roztworach kwasów cząstek obdarzonych ładunkami elektrycznymi.

2. Dysocjacja elektrolityczna kwasów beztlenowych

R1HLIRFfJJnw11

Nagranie rozpoczyna animacja przedstawiająca eksperyment znany pod nazwą fontanny chlorowodorowej. Na drewnianym blacie stoi duże szklane naczynie, krystalizator, napełnione wodą zabarwioną na pomarańczowo żółty kolor, czyli zawierająca oranż metylowy pełniący rolę wskaźnika. W wodzie zanurzona jest rurka połączona szczelnie z odwróconą do góry dnem kolbką zawierającą gazowy chlorowodór. Woda jest gwałtownie wciągana do wnętrza kolby, gdzie zmienia kolor na czerwony. Na ekranie pojawia się lupa, która zostaje przesunięta na kolbę, a następnie powiększa się, wypełniając ekran. W jej szkiełku widoczne są kuliste modele cząsteczek. Animacja modeli wypełnia ekran. W centralnej części widoczne są dwie cząsteczki HCl otoczone przez kilkanaście dipolowych modeli wody z zaznaczonymi ładunkami dodatnim pomiędzy atomami wodoru i ujemnym po przeciwległej stronie atomu tlenu. Każdą cząsteczkę chlorowodoru otacza po sześć cząsteczek wody. Zmiana planszy. Nowa plansza przedstawia stan, w którym po lewej stronie osiem dipoli wody otacza dodatni jon wodoru, a po prawej osiem dipoli wody otacza ujemny jon chloru. W obu przypadkach cząsteczki zwrócone są do danego jonu stronami o ładunku przeciwnym do ładunku jonu. Dipole oddalają się od jonów rozluźniając tworzone przez siebie pierścienie. Zmiana planszy. Na nowej planszy po lewej stronie znajduje się rysunek kolby z rurką i napisem HCl w stanie gazowym. Nad kolbą znajduje się czarna elipsa z jasnym wypełnieniem pełniąca rolę komiksowego dymku. W dymku tym znajduje się model obojętnej elektrycznie cząsteczki HCl. Po prawej stronie planszy znajduje się rysunek kolby z rurką zanurzoną w zlewce z wodą. Wewnątrz kolby trwa proces rozpuszczania chlorowodoru w wodzie i widoczna jest czerwona fontanna. Kolba podpisana jest HCl rozpuszczone w wodzie. Powyżej rysunku znajduje się druga, znacznie większa elipsa dymek w której znajduje się rysunkowe przedstawienie modeli jonów H plus i Cl minus otoczonych pierścieniami złożonymi z ośmiu dipoli wody ustawionych do jonów przeciwstawnymi do nich ładunkami. Zmiana planszy. Na ekranie pojawia się stopniowo schemat dysocjacji w którym cząsteczki i jony przedstawione są w postaci modeli: cząsteczka chlorowodoru w obecności wody przechodzi w dodatni jon wodoru oraz ujemny jon chloru. Schemat znika i zostaje zastąpiony sumarycznym zapisem reakcji: HCl w obecności H2O przechodzi w H plus oraz Cl minus.

Nagranie rozpoczyna animacja przedstawiająca eksperyment znany pod nazwą fontanny chlorowodorowej. Na drewnianym blacie stoi duże szklane naczynie, krystalizator, napełnione wodą zabarwioną na pomarańczowo żółty kolor, czyli zawierająca oranż metylowy pełniący rolę wskaźnika. W wodzie zanurzona jest rurka połączona szczelnie z odwróconą do góry dnem kolbką zawierającą gazowy chlorowodór. Woda jest gwałtownie wciągana do wnętrza kolby, gdzie zmienia kolor na czerwony. Na ekranie pojawia się lupa, która zostaje przesunięta na kolbę, a następnie powiększa się, wypełniając ekran. W jej szkiełku widoczne są kuliste modele cząsteczek. Animacja modeli wypełnia ekran. W centralnej części widoczne są dwie cząsteczki HCl otoczone przez kilkanaście dipolowych modeli wody z zaznaczonymi ładunkami dodatnim pomiędzy atomami wodoru i ujemnym po przeciwległej stronie atomu tlenu. Każdą cząsteczkę chlorowodoru otacza po sześć cząsteczek wody. Zmiana planszy. Nowa plansza przedstawia stan, w którym po lewej stronie osiem dipoli wody otacza dodatni jon wodoru, a po prawej osiem dipoli wody otacza ujemny jon chloru. W obu przypadkach cząsteczki zwrócone są do danego jonu stronami o ładunku przeciwnym do ładunku jonu. Dipole oddalają się od jonów rozluźniając tworzone przez siebie pierścienie. Zmiana planszy. Na nowej planszy po lewej stronie znajduje się rysunek kolby z rurką i napisem HCl w stanie gazowym. Nad kolbą znajduje się czarna elipsa z jasnym wypełnieniem pełniąca rolę komiksowego dymku. W dymku tym znajduje się model obojętnej elektrycznie cząsteczki HCl. Po prawej stronie planszy znajduje się rysunek kolby z rurką zanurzoną w zlewce z wodą. Wewnątrz kolby trwa proces rozpuszczania chlorowodoru w wodzie i widoczna jest czerwona fontanna. Kolba podpisana jest HCl rozpuszczone w wodzie. Powyżej rysunku znajduje się druga, znacznie większa elipsa dymek w której znajduje się rysunkowe przedstawienie modeli jonów H plus i Cl minus otoczonych pierścieniami złożonymi z ośmiu dipoli wody ustawionych do jonów przeciwstawnymi do nich ładunkami. Zmiana planszy. Na ekranie pojawia się stopniowo schemat dysocjacji w którym cząsteczki i jony przedstawione są w postaci modeli: cząsteczka chlorowodoru w obecności wody przechodzi w dodatni jon wodoru oraz ujemny jon chloru. Schemat znika i zostaje zastąpiony sumarycznym zapisem reakcji: HCl w obecności H2O przechodzi w H plus oraz Cl minus.

Film dostępny na portalu epodreczniki.pl

Nagranie rozpoczyna animacja przedstawiająca eksperyment znany pod nazwą fontanny chlorowodorowej. Na drewnianym blacie stoi duże szklane naczynie, krystalizator, napełnione wodą zabarwioną na pomarańczowo żółty kolor, czyli zawierająca oranż metylowy pełniący rolę wskaźnika. W wodzie zanurzona jest rurka połączona szczelnie z odwróconą do góry dnem kolbką zawierającą gazowy chlorowodór. Woda jest gwałtownie wciągana do wnętrza kolby, gdzie zmienia kolor na czerwony. Na ekranie pojawia się lupa, która zostaje przesunięta na kolbę, a następnie powiększa się, wypełniając ekran. W jej szkiełku widoczne są kuliste modele cząsteczek. Animacja modeli wypełnia ekran. W centralnej części widoczne są dwie cząsteczki HCl otoczone przez kilkanaście dipolowych modeli wody z zaznaczonymi ładunkami dodatnim pomiędzy atomami wodoru i ujemnym po przeciwległej stronie atomu tlenu. Każdą cząsteczkę chlorowodoru otacza po sześć cząsteczek wody. Zmiana planszy. Nowa plansza przedstawia stan, w którym po lewej stronie osiem dipoli wody otacza dodatni jon wodoru, a po prawej osiem dipoli wody otacza ujemny jon chloru. W obu przypadkach cząsteczki zwrócone są do danego jonu stronami o ładunku przeciwnym do ładunku jonu. Dipole oddalają się od jonów rozluźniając tworzone przez siebie pierścienie. Zmiana planszy. Na nowej planszy po lewej stronie znajduje się rysunek kolby z rurką i napisem HCl w stanie gazowym. Nad kolbą znajduje się czarna elipsa z jasnym wypełnieniem pełniąca rolę komiksowego dymku. W dymku tym znajduje się model obojętnej elektrycznie cząsteczki HCl. Po prawej stronie planszy znajduje się rysunek kolby z rurką zanurzoną w zlewce z wodą. Wewnątrz kolby trwa proces rozpuszczania chlorowodoru w wodzie i widoczna jest czerwona fontanna. Kolba podpisana jest HCl rozpuszczone w wodzie. Powyżej rysunku znajduje się druga, znacznie większa elipsa dymek w której znajduje się rysunkowe przedstawienie modeli jonów H plus i Cl minus otoczonych pierścieniami złożonymi z ośmiu dipoli wody ustawionych do jonów przeciwstawnymi do nich ładunkami. Zmiana planszy. Na ekranie pojawia się stopniowo schemat dysocjacji w którym cząsteczki i jony przedstawione są w postaci modeli: cząsteczka chlorowodoru w obecności wody przechodzi w dodatni jon wodoru oraz ujemny jon chloru. Schemat znika i zostaje zastąpiony sumarycznym zapisem reakcji: HCl w obecności H2O przechodzi w H plus oraz Cl minus.

Niektóre kwasy, jak np. solny, dysocjują całkowicie, to znaczy, że w roztworze wodnym kwasu solnego nie ma cząsteczek $\text{HCl}$, są tylko jony ${\text{H}}^{+}$ i ${\text{Cl}}^{-}$. Takie elektrolity nazywamy mocnymi. Strzałka $\text{→}$ wskazuje na to, że proces dysocjacji przebiega jednokierunkowo.

Jedna cząsteczka kwasu siarkowodorowego dysocjuje na dwa kationy wodoru ${\text{H}}^{\text{+}}$ i jeden anion siarczkowy ${\text{S}}^{2-}$. Jest to proces odwracalny – cząsteczki rozpadają się na jony, które mogą się ponownie łączyć, tworząc cząsteczki. W równaniach reakcji chemicznych reakcję odwracalną oznaczamy $\rightleftarrows$.
Kwas siarkowodorowy w roztworze wodnym jest nie w pełni zdysocjowany. Oznacza to, że zawiera zarówno cząsteczki ${\text{H}}_{\text{2}}\text{S}$, jak i jony ${\text{H}}^{+}$i ${\text{S}}^{2-}$. Elektrolity takie nazywamy słabymi. W przypadku takich kwasów stosuje się strzałkę podwójną $\text{⇄}$.

R1BQLRBJTgfax1

Modelowy schemat dysocjacji kwasu siarkowodorowego. Po lewej stronie planszy znajduje się model cząsteczki siarkowodoru, zbudowany z dużego żółtego koła oznaczonego listerą S i przylegających do niego dwóch małych szarych kół oznaczonych literą H. Pośrodku planszy znajduje się znak reakcji przebiegającej w obie strony, mający postać dwóch równolegle ułożonych strzałek, z których górna skierowana jest w prawo, a dolna w lewo. Nad strzałkami znajduje się wzór H2O. Po prawej stronie znajduje się zapis rozpadu na jony: dwie szare kulki oznaczone jako H plus, znak dodawania oraz jedna duża żółta kula oznaczona jako S2 minus. Pod schematem zapis tej samej reakcji w postaci sumarycznej: cząsteczka H2S w obecności wody przechodzi w dwa jony H plus oraz jon S2 minus.

Kwasy beztlenowe dysocjują na: kationy wodoru (jony dodatnie) i aniony reszty kwasowej (jony ujemne), np. ${\text{Cl}}^{-}$ (anion chlorkowy), ${\text{S}}^{2-}$ (anion siarczkowy), ${\text{F}}^{-}$ (anion fluorkowy).

3. Dysocjacja elektrolityczna kwasów tlenowych

Rc1wfCFj5bJWA1

Modelowy schemat dysocjacji kwasu azotowego pięć. Po lewej stronie planszy znajduje się model cząsteczki kwasu zbudowany z jednej niebieskiej kuli oznaczonej literą N, przylegających do niej trzech czerwonych kul oznaczonych literą O oraz jednej szarej, małej kulki oznaczonej literą H przylegającej do tlenu po lewej stronie cząsteczki. Pomiędzy atomem wodoru a połączonym z nim atomem tlenu znajduje się pionowa przerywana linia znacząca punkt rozpadu na jony. Pośrodku planszy znajduje się znak reakcji w postaci pojedynczej strzałki skierowanej w prawo. Nad strzałką znajduje się wzór H2O. Po prawej stronie planszy znajduje się zapis rozpadu na jony: mała szara kulka oznaczona jako H plus, znak dodawania oraz model reszty kwasowej w którym jeden atom tlenu, ten po lewej stronie cząsteczki oznaczony jest jako O minus.

Kwas azotowy(V) pod wpływem wody dysocjuje na kation wodoru i anion azotanowy(V). Należy pamiętać, że zarówno kationy wodoru, jak i aniony azotanowe(V) w roztworze wodnym są otoczone cząsteczkami wody.

RJX1yNHzGbeuU1

Modelowy schemat dysocjacji kwasu siarkowego sześć. Po lewej stronie planszy znajduje się model cząsteczki kwasu zbudowany z jednej żółtej kuli oznaczonej literą S, przylegających do niej czterech czerwonych kul oznaczonych literą O oraz dwóch szarych, małych kulek oznaczonych literą H, przylegających do atomów tlenu po lewej stronie cząsteczki. Po prawej stronie modelu znajduje się znak reakcji w postaci pojedynczej strzałki skierowanej w prawo. Nad strzałką znajduje się wzór H2O. Środkową i prawą część planszy zajmuje zapis rozpadu na jony: dwie małe szare kulki oznaczone jako H plus, znak dodawania oraz model reszty kwasowej z żółtą kulą i literą S w środku otoczony jest czterema przylegającymi do niej czerwonymi kulami z literą O. Reszta kwasowa zamknięta jest w szarym okręgu, co podkreśla, że tworzące ją atomy stanowią jedną całość. Zarówno jony H plus, jak i reszta kwasowa otoczone są dipolami wody zwróconymi w stronę jonów stronami o ładunku przeciwnym do ładunku danego jonu. Pod ilustracją słowny i sumaryczny zapis reakcji: Kwas siarkowy sześć H2SO4 pod wpływem wody dysocjuje na dwa kationy wodoru H plus i jeden anion siarczanowy SO4 dwa minus.

Jedna cząsteczka kwasu siarkowego(VI) ulega dysocjacji, czyli rozpada się pod wpływem wody na dwa kationy wodoru i anion siarczanowy(VI). Zarówno kationy wodoru, jak i aniony siarczanowe(VI) w roztworze wodnym są otoczone cząsteczkami wody.

Kwasy tlenowe dysocjują na: kationy wodoru (jony dodatnie) i aniony reszty kwasowej (jony ujemne). Jeśli zachodzi taka konieczność, w nazwie anionu podajemy wartościowość niemetalu charakterystyczną dla danego kwasu.

RQGmHjKuKJEFG

Modelowy schemat dysocjacji kwasu siarkowego cztery. Po lewej stronie planszy znajduje się model cząsteczki kwasu zbudowany z jednej żółtej kuli oznaczonej literą S, przylegających do niej trzech czerwonych kul oznaczonych literą O oraz dwóch szarych, małych kulek oznaczonych literą H, przylegających do atomów tlenu po lewej stronie cząsteczki. Po prawej stronie modelu znajduje się znak reakcji dwustronnej w postaci dwóch równoległych strzałek, z których górna skierowana jest w prawo, a dolna w lewo. Nad strzałką znajduje się wzór H2O. Środkową i prawą część planszy zajmuje zapis rozpadu na jony: dwie małe szare kulki oznaczone jako H plus, znak dodawania oraz model reszty kwasowej z żółtą kulą i literą S w środku oraz trzema przylegającymi do niej czerwonymi kulami z literą O. Na dwóch z tych kul po lewej stronie litery O w indeksie górnym znajduje się znak minus. Pod ilustracją sumaryczny zapis reakcji: H2SO4 pod wpływem wody dysocjuje na dwa kationy wodoru H plus i jeden anion siarczanowy SO3 dwa minus.

RHtys4aO0pUxE1

Modelowy schemat dysocjacji kwasu fosforowego pięć. Po lewej stronie planszy znajduje się model cząsteczki kwasu zbudowany z jednej pomarańczowej kuli oznaczonej literą P, przylegających do niej czterech czerwonych kul oznaczonych literą O oraz trzech szarych, małych kulek oznaczonych literą H, przylegających do trzech atomów tlenu. Po prawej stronie modelu znajduje się znak reakcji dwustronnej w postaci dwóch równoległych strzałek, z których górna skierowana jest w prawo, a dolna w lewo. Nad strzałką znajduje się wzór H2O. Środkową i prawą część planszy zajmuje zapis rozpadu na jony: trzy małe szare kulki oznaczone jako H plus, znak dodawania oraz model reszty kwasowej z pomarańczową kulą i literą P w środku oraz otaczającymi ją trzema czerwonymi kulami z literą O. Na trzech z tych kul po lewej stronie litery O w indeksie górnym znajduje się znak minus. Pod ilustracją sumaryczny zapis reakcji: H3PO4 pod wpływem wody dysocjuje na trzy kationy wodoru H plus i jeden anion siarczanowy SPO4 dwa minus.

Teorię rozpadu substancji na jony opracował Svante Arrhenius (czyt. svante arhinius). Zgodnie z nią kwasamikwasykwasami nazywamy związki chemiczne, które w roztworze wodnym dysocjują na kationy wodoru i aniony reszt kwasowych:

gdzie:
$\text{R}$ – reszta kwasowa,
$\text{n}$ – liczba atomów wodoru w cząsteczce kwasu (wartościowość reszty kwasowej).
Ładunek anionu reszty kwasowej jest równy liczbie kationów wodoru, które można oderwać od cząsteczki kwasu.

Podsumowanie

• Wodne roztwory kwasów przewodzą prąd elektryczny, ponieważ w ich roztworach są obecne jony: kationy wodoru i aniony reszt kwasowych.

• Kation wodoru ma zawsze ładunek jednododatni.

• Nie wszystkie elektrolity w jednakowym stopniu rozpadają się na jony.

• Mocne kwasy są całkowicie zdysocjowane, natomiast w roztworach słabych kwasów znajdują się także cząsteczki niezdysocjowane.

Słowniczek

Zadania

Ćwiczenie 2

RZwoNCoFBK7sJ1

Zadanie 2

Zadanie 2

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DrtyA2OcZ

Ćwiczenie 5

R1LaVb0rcgvbw1

zadanie interaktywne

zadanie interaktywne

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DrtyA2OcZ