Wydrukuj Zapisz jako PDF Dodaj do ulubionych Udostępnij materiał

Czy wiesz, że składnikiem soku żołądkowego każdego człowieka jest kwas solny? Kwas ten ma właściwości żrące, a jednak nie niszczy błony żołądka zdrowego człowieka, lecz pomaga w trawieniu pokarmów.

R1Hi7M16pf9W21
Woda mineralna zawiera w sobie rozpuszczony dwutlenek węgla – to wiedzą chyba wszyscy. Dlaczego jednak, skoro dwutlenek węgla jest gazem bezwonnym i bez smaku, gazowana woda mineralna smakuje inaczej niż niegazowana? Odpowiedź na to pytanie wymaga przyjrzenia się temu, co dzieje się z gazem po rozpuszczeniu
Już wiesz
  • w jaki sposób otrzymujemy wodorotlenki, jaką mają budowę, właściwości i zastosowanie;

  • czym są wskaźniki i jakie przyjmują zabarwienie w wodzie i zasadach.

Nauczysz się
  • definiować pojęcie kwasu;

  • projektować doświadczenia pozwalające otrzymywać kwasy beztlenowe różnymi metodami;

  • opisywać budowę kwasów beztlenowych;

  • okreśłać barwę, jaką przyjmują wskaźniki w kwasach;

  • badać i opisywać właściwości oraz zastosowanie wybranych kwasów beztlenowych.

iSTlzWaECf_d5e305

1. Wskaźniki kwasowo‑zasadowe

Pod wpływem niektórych związków chemicznych (np. wodorotlenków) wskaźniki kwasowo‑zasadowe zmieniają zabarwienie w łatwy do zaobserwowania sposób. Wskaźnikiem jest np. esencja herbaciana. Po dodaniu do niej soku z cytryny (kwasu) jej zabarwienie zmienia się na słomkowożółte. Sprawdźmy, czy podobne właściwości wykazują wywar z czerwonej kapusty, fenoloftaleina i oranż metylowy.

Wskaźniki kwasowo‑zasadowe
Doświadczenie 1
Problem badawczy

Czy wskaźniki zmienią zabarwienie po wprowadzeniu ich do wody destylowanej oraz kwasu?

Hipoteza

Wszystkie wskaźniki zmienią zabarwienie zarówno w wodzie destylowanej, jak i w kwasie.

Co będzie potrzebne
  • sześć zlewek,

  • wywar z czerwonej kapusty,

  • fenoloftaleina,

  • oranż metylowy,

  • woda,

  • sok z cytryny,

  • uniwersalny papierek wskaźnikowy.

Instrukcja
  1. Do trzech zlewek wlej wodę, do pozostałych trzech – sok z cytryny.

  2. Do pierwszych dwóch zlewek (pierwsza z wodą i druga z kwasem) dodaj kilka kropli wywaru czerwonej kapusty, dalej postępuj podobnie, używając fenoloftaleiny i oranżu metylowego.

  3. Na jeden papierek uniwersalny nanieś kilka kropli wody, a na drugi – soku z cytryny.

  4. Obserwuj zachodzące zmiany.

Podsumowanie

Wywar z czerwonej kapusty, papierek wskaźnikowy i oranż metylowy w wodzie nie zmieniają barwy, natomiast w obecności soku z cytryny (którego głównym składnikiem jest kwas cytrynowy) przyjmują barwę czerwoną. Fenoloftaleina nie zmienia barwy w środowisku kwasowym (sok z cytryny). Dlatego nie może być ona wskaźnikiem używanym do wykrywania obecności kwasów.
Wskaźnikami, które zmieniają zabarwienie w roztworach kwasów, są m.in.: wywar z czerwonej kapusty, papierek wskaźnikowy, oranż metylowy.

Barwy wskaźników w wodzie i kwasie

Wskaźnik

Barwa wskaźnika

w wodzie destylowanej

w kwasie

wywar z czerwonej kapusty

fioletowoniebieska

czerwona

uniwersalny papierek wskaźnikowy

żółta

czerwona

fenoloftaleina

bezbarwna

bezbarwna

oranż metylowy

żółtopomarańczowa

czerwona

Ciekawostka

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 jednego do półtora dmIndeks górny 3 (litra). Wytwarza on co najmniej taką samą objętość soku żołądkowego na dobę. Nadmiar kwasu solnego w żołądku powoduje nadkwaśność.

RSUW05XWDWpv61
iSTlzWaECf_d5e413

2. Otrzymywanie kwasów beztlenowych

RpCsz1VMFdDbk1
Nagranie rozpoczyna ujęcie zestawu laboratoryjnego do otrzymywania chlorowodoru. Składa się on z dwóch statywów na których zawieszono aparaturę szklaną. Na statywie po lewej stronie zawieszony jest zestaw do otrzymywania wodoru zakończony przezroczystą rurką. Na statywie po prawej stronie zawieszono kolbę stożkową wypełnioną żółtym gazem, której wylot zatkany został watą. Następuje zbliżenie odkorkowanej już kolby z żółtym gazem, do której demonstrator wprowadza szklane zakończenie rurki wylotowej wodoru ze znajdującą się wewnątrz miedzianą siatką. Wodór płonie, demonstrator uszczelnia wylot kolby watą i płomień słabnie, ale nie gaśnie. Następują kolejne przejścia między ujęciami, na których widać, że żółtego gazu jest w kolbie coraz mniej. Zmiana ujęcia, następuje odkorkowanie kolby i demonstrator wrzuca do kolby papierek wskaźnikowy, który spoczywając na dnie kolby zabarwia się na czerwono. Widoczne są też białe opary. Następuje zmiana ujęcia na fotografię przedstawiającą palący się wodór w kolbie z chlorem. Po prawej stronie pojawia się zapis równania H2 plus Cl2 daje w efekcie dwie cząsteczki HCl w postaci gazowej.
Fontanna chlorowodorowa – pokaz nauczycielski
Doświadczenie 2
Problem badawczy

Czy chlorowodór rozpuszcza się w wodzie?

Hipoteza

Chlorowodór rozpuszcza się w wodzie.

Co będzie potrzebne
  • otrzymany wcześniej chlorowodór – np. w reakcji chlorku sodu z kwasem siarkowym(VI),

  • korek z rurką odprowadzającą,

  • kolba okrągłodenna,

  • korek z osadzoną w niej cienką rurką szklaną.

Instrukcja
  1. Kolbę z zebranym wcześniej chlorowodorem zamknij korkiem z osadzoną w nim rurką szklaną zakończoną gumowym wężykiem ze ściskaczem. Wylot rurki zanurz w krystalizatorze z wodnym roztworem oranżu metylowego i zwolnij ściskacz.

  2. Obserwuj zachodzące zmiany.

    R1Nz9JJyiuW7h1
    Fontanna chlorowodorowa

Podsumowanie

Woda stopniowo wypełnia kolbę. Powstaje charakterystyczna fontanna zwana chlorowodorową. Oranż metylowy przyjmuje czerwone zabarwienie, co dowodzi, że w kolbie powstał kwas.

HCl(g) H2O HCl(aq)

g – oznacza występowanie substancji w stanie gazowym
aq – oznacza występowanie substancji w roztworze wodnym

Ciekawostka

Kwas solny
Kwas chlorowodorowy otrzymywano dawniej z soli kamiennej i stężonego kwasu siarkowego(VI), stąd powstała nazwa kwas solny, czyli otrzymywany z soli.
Rozpuszczalność chlorowodoru w 1 dmIndeks górny 3 wody
W temperaturze 0°C (pod ciśnieniem normalnym) w 1 dmIndeks górny 3 wody można rozpuścić około 505 dmIndeks górny 3 chlorowodoru.

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

H2 + Cl2 → 2HCl(g)
HCl(g) H2O HCl(aq)
chlorowodór  kwas chlorowodorowy 

gdzie:
g – oznacza występowanie substancji w stanie gazowym,
aq – oznacza występowanie substancji w roztworze wodnym.

R10SIwzCYgrkw1

SiarkowodórsiarkowodórSiarkowodór można otrzymać w reakcji syntezy wodoru i siarki, co przedstawia równanie:

H2 + S → H2S(g)
H2S(g)  H2O H2S(aq)
siarkowodór  kwas siarkowodorowy 
R7w4EjikHoXSy1

Kwasy beztlenowe tworzą także inne pierwiastki chemiczne 17. grupy układu okresowego: fluor, brom i jod.
W nazwach kwasów beztlenowych do nazwy pierwiastka (niemetalu) dodaje się formant „-o-”oraz cząstkę „-wodorowy”.
HBr kwas bromowodorowy
HCl kwas chlorowodorowy
HI kwas jodowodorowy

Wzór ogólny kwasów ma postać:

HnR

gdzie:
n – liczba atomów wodoru w cząsteczce kwasu,
R – reszta kwasowa (dla kwasów beztlenowych są to atomy niemetalu).

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.

RsMQZmDqKq1u91
iSTlzWaECf_d5e591

3. Właściwości kwasów beztlenowych

ChlorowodórchlorowodórChlorowodór jest bezbarwnym gazem o ostrym, duszącym zapachu. Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie. Wodny roztwór chlorowodoru nazywamy kwasem chlorowodorowymkwas chlorowodorowy (solny)kwasem chlorowodorowym lub solnym.

Badanie właściwości kwasu solnego – pokaz nauczycielski
Doświadczenie 3

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

Problem badawczy

Jakie charakterystyczne właściwości ma stężony kwas solny?

Hipoteza

Stężony kwas solny ma nieprzyjemny zapach oraz zwęgla papier i tkaninę.

Co będzie potrzebne
  • stężony kwas solny,

  • zlewka,

  • dwie szalki Petriego,

  • papier (bibuła),

  • kawałki tkanin,

  • pipeta lub wkraplacz.

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

  2. Na szalkach Petriego umieść papier i kawałki tkanin.

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

  4. Pozostaw na kilka minut. Obserwuj zachodzące zmiany.

    RwyFvbfrlo04k1
    1) Stężony kwas solny; 2) Działanie stężonego kwasu solnego na papier; 3) Działanie stężonego kwasu solnego na tkaniny

Podsumowanie

Kwas solny jest bezbarwną cieczą, o charakterystycznym drażniącym zapachu. Jeżeli naczynie ze stężonym kwasem solnym pozostawimy otwarte, ulatniający się chlorowodór, reagując z wilgocią zawartą w powietrzu, utworzy „mgłę”. Gaz ten jest trujący. Stężony kwas solny określamy jako dymiący na powietrzu.
Stężony kwas solny nie zwęgla, ale niszczy papier i tkaninę – ma właściwości żrące.
Dlatego na opakowaniu umieszcza się piktogramy ostrzegawcze:

R81p0x8MmXWA61
Ciekawostka

Siarkowodór to bezbarwny, silnie trujący gaz. Jego obecność w produktach rozkładu białka (zawierających m.in. wodór i siarkę) jest przyczyną charakterystycznego zapachu zepsutych jaj. Jest on 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.
Należy pamiętać, że osoba chcąca udzielić pomocy poszkodowanemu zatrutemu siarkowodorem powinna być odpowiednio zabezpieczona (przynajmniej w linę umożliwiającą wyciągnięcie jej w razie utraty przytomności).
Gazowy siarkowodór rozpuszcza się w wodzie – jego wodny roztwór nazywamy kwasem siarkowodorowym.

iSTlzWaECf_d5e707

Zastosowanie wybranych kwasów beztlenowych

Chlorowodór wykorzystuje się jako odczynnik chemiczny, w procesie obróbki metali, do produkcji tworzyw sztucznych, cukru, sztucznego miodu, przypraw, serków homogenizowanych i twarogów.
Siarkowodór stosowany jest jako odczynnik chemiczny do wykrywania jonów niektórych metali.

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 odkryta została przez Heinricha Schwanhardta w Norynberdze już w 1670 r. Fluor i fluorowodór są składnikami środków grzybobójczych (do impregnacji podkładów kolejowych), bakteriobójczych (w przemyśle spirytusowym) i owadobójczych.

R1Z48qVEwza7w1
iSTlzWaECf_d5e756

Podsumowanie

  • W cząsteczkach kwasów beztlenowych brak jest atomów tlenu, a atomy wodoru łączą się bezpośrednio z atomami niemetalu.

  • Powstają w wyniku rozpuszczenia w wodzie produktu reakcji syntezy wodoru z niemetalem.

  • Chlorowodór i siarkowodór są gazami trującymi. Ich wodne roztwory mają odczyn kwasowy.

Praca domowa
Polecenie 1.1

Odszukaj w karcie charakterystyki substancji kwasu solnego zwroty wskazujące rodzaj zagrożenia oraz instrukcję dotyczącą udzielania pierwszej pomocy.

Polecenie 1.2

Przedstaw w formie infografiki zastosowanie kwasu solnego.

Polecenie 1.3

Wykonaj modele cząsteczek trzech wybranych kwasów beztlenowych.

iSTlzWaECf_d5e819

Słowniczek

chlorowodór
chlorowodór

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

fluorowodór
fluorowodór

bezbarwna ciecz (tw 19,5°C) lub trujący gaz o silnie drażniącej woni; wywołuje stan zapalny błon śluzowych

siarkowodór
siarkowodór

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

kwas chlorowodorowy (solny)
kwas chlorowodorowy (solny)

wodny roztwór chlorowodoru

iSTlzWaECf_d5e907

Zadania

Ćwiczenie 1
R1In2d1Y3wHgi1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 2
RaRp7MksGoBow1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 3
R13VheafhrY5I1
zadanie interaktywne

Uzupełnij luki poprzez przeciągnięcie elementów we właściwe miejsca tak, aby otrzymać modele cząsteczek związków o podanych nazwach.

Ćwiczenie 4.1
R19tPtgpGo7xw1
Aplikacja interaktywna w formie układanki. W górnej części okna znajdują się ogólne schematy trzech cząsteczek. Licząc od lewej są one podpisane: chlorowodów, siarkowodór i fluorowodór. Miejsca przeznaczone na symbole atomów wchodzących w skład tych związków są pustymi okręgami połączonymi ze sobą kreskami symbolizującymi wiązania pojedyncze. Poniżej, w obszarze oznaczonym Elementy do wstawienia znajdują się kule o różnych barwach i rozmiarach z oznaczeniami różnych pierwiastków. Kolejno, licząc od lewej są to: P, Cl, O, N, H, F, C oraz S. Zadaniem użytkownika jest uzupełnienie wzorów właściwymi elementami poprzez przeciągnięcie kul w przeznaczone dla nich miejsce. Weryfikacji ustawień dokonuje się naciskając przycisk Sprawdź w prawym dolnym rogu okna.
Ćwiczenie 5
RJfWmxbwq6pBR1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 6
RBHbdujAkPxVo1
zadanie interaktywne