Wydrukuj Zapisz jako PDF Dodaj do ulubionych Udostępnij materiał

Obecnie znanych jest 118 pierwiastków chemicznych. Należą do nich np. żelazo, wodór czy tlen. Woda to związek tlenu i wodoru, zaś rdza to mieszanina tlenków żelaza oraz innych związków tego metalu. Jeszcze sto lat temu znano około 2 milionów związków chemicznych, a 10 lat temu – już ponad 15 milionów.
Jaka jest różnica między pierwiastkiem a związkiem chemicznym?

Już wiesz
  • co to jest substancja;

  • w jaki sposób należy stosować w praktyce zasady bezpieczeństwa w szkolnej pracowni chemicznej;

  • czym są właściwości fizyczne i chemiczne, oraz umiesz podać ich przykłady;

  • w jaki sposób można zbadać właściwości fizyczne i chemiczne substancji.

Nauczysz się
  • dlaczego warto posługiwać się symbolami chemicznymi;

  • omawiać zasady tworzenia symboli pierwiastków chemicznych;

  • definiować pojęcia: pierwiastekzwiązek chemiczny;

  • wyjaśniać różnicę między pierwiastkiem a związkiem chemicznym;

  • podawać przykłady pierwiastków i związków chemicznych.

iWTct7wQTb_d5e229

1. Jakie substancje nazywamy pierwiastkami chemicznymi?

Polecenie 1

Wymień przykłady substancji chemicznych, które można rozłożyć na prostsze.

Polecenie 2

Zaprojektuj doświadczenie pozwalające zbadać, czy cukier można rozłożyć na substancje prostsze.

Badanie składu pierwiastkowego cukru
Doświadczenie 1
Problem badawczy

Czy cukier jest substancją prostą?

Hipoteza

Wybierz jedną z przedstawionych hipotez, a następnie zweryfikuj ją.

Cukier ulega reakcji rozkładu, gdyż jest substancją złożoną.
Cukier jest substancją prostą.

Co będzie potrzebne
  • palnik,

  • probówka,

  • cukier.

Instrukcja
  1. Do probówki wsyp cukier i ogrzewaj go w płomieniu palnika.

  2. Obserwuj zachodzące zmiany.

    R1dlIYz4TjUBY1
    Źródło: Biswarup Ganguly (http://commons.wikimedia.org), Rainer Zenz(http://commons.wikimedia.org), Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY-SA 3.0.

Podsumowanie

Pod wpływem ogrzewania cukier ulega karmelizacji, a następnie zwęgleniu; na ściankach probówki pojawia się skroplona para wodna. Na tej podstawie wnioskujemy, że cukier jest substancją złożoną. W skład cukru wchodzą: węgiel, tlen i wodór (gazy wodór i tlen występują w postaci cząsteczek wody).

W naszym otoczeniu występują różne substancje. Wśród nich są takie, których nie można rozłożyć na prostsze. Są to pierwiastki chemicznepierwiastek chemicznypierwiastki chemiczne. Spośród znanych obecnie 118 pierwiastków chemicznych w przyrodzie występuje 90, jednak tylko nieliczne spotykamy w stanie wolnym (rodzimym). Należą do nich np.: złoto, siarka, węgiel, platyna, miedź, arsen, antymon. Blisko 30 pierwiastków otrzymano sztucznie w laboratorium.

R1FJVtLkhaHTG1
Źródło: Rob Lavinsky(http://commons.wikimedia.org), Alchemist-hp(http://commons.wikimedia.org), Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY-SA 3.0.
iWTct7wQTb_d5e382

Czy kopernik ma coś wspólnego z Mikołajem Kopernikiem, czyli skąd wzięły się nazwy pierwiastków chemicznych?

Do dziś oficjalne nazwy nadano 114 pierwiastkom, a pozostałe cztery muszą zostać poddane badaniom przez niezależne ośrodki naukowe. Dla 109 pierwiastków polskie nazwy ustaliło Polskie Towarzystwo Chemiczne. Jest to stowarzyszenie naukowe skupiające osoby zawodowo lub tylko amatorsko związane z chemią. Jego celem jest popieranie rozwoju nauk chemicznych i ich popularyzacja wśród społeczeństwa. Nazwy pierwiastków tworzono od imion postaci mitologicznych, nazw ciał niebieskich, nazw geograficznych, nazwisk wybitnych uczonych, zaś pozostałe są nieoficjalnymi tłumaczeniami z języka łacińskiego.

Nazwy pierwiastków zostały utworzone między innymi od:

  • określeń ich właściwości, np.

    • chloros – zielony (chlor, Cl)

    • sira – jasnożółty (siarka, S)

    • ioeides – fioletowy (jod, I)

    • bromos – fetor (brom, Br)

    • osme – smród (osm, Os)

  • nazw ciał niebieskich, planet, np.

    • helios – Słońce (hel, He)

    • neptun – Neptun (neptunium, Np)

    • pluton – Pluton (plutonium, Pu)

    • uran – Uran (uranium, U)

  • imion postaci mitologicznych, np.

    • Niobe, córka Tantala z mitologii greckiej – niob (niobium, Nb)

    • Prometeusz – postać z mitologii greckiej – promet (promethium, Pm)

    • Tantal – postać z mitologii greckiej – tantal (tantalum, Ta)

    RtaSJrorXZ9hZ1
    Animacja przedstawia proces tworzenia nazw pierwiastków na podstawie różnych kryteriów. Nazywanie w oparciu o właściwości ilustrowane jest rysunkiem czterech zamkniętych probówek zawierających chlor (zielony gaz), siarkę (żółte kryształki), jod (fioletowa substancja) i brom (czerwony płyn). Kolejno następują zbliżenia poszczególnych probówek wraz z symbolem chemicznym, pierwotną nazwą i krótkim opisem pochodzenia. Chlor ma symbol Cl, a jego nazwa pochodzi od greckiego Chloros, czyli zielony. Nazwa siarki, której symbol to S wywodzi się z sanskrytu od słowa sira oznaczającego kolor jasnożółty. Jod o symbolu I pochodzi od starogreckiego ioeides, czyli fioletowy. Natomiast brom o symbolu Br pochodzi od słowa bromos, które w języku greckim oznacza "fetor". Kolejny prezentowany sposób nazywania pierwiastków wywodzi się od ciał niebieskich, planet i planetoid. Ta prezentacja opiera się na ilustracji układu słonecznego z oznaczanymi kolejno elementami. I tak słońce, po grecku helios dało nazwę helowi o symbolu He. Planeta Neptun użyczyła nazwy pierwiastkowi o symbolu Np. Pluton, po łacinie plutonium to również nazwa planety karłowatej o tej samej nazwie. Podobnie Uran, który jest nazwą pierwiastka o symbolu U. Ostatnia część prezentacji obejmuje postacie mitologiczne. Tutaj prezentowane są malowidła przedstawiające Niobe, Prometeusza i Tantala. Pierwsza, będąca w mitologii greckiej córką Tantala użyczyła nazwy pierwiastkowi niob o symbolu Nb. Od imienia Prometeusza z tej samej mitologii nazwano pierwiastek promet o symbolu Pm. Z kolei Tantal to zarówno imię bohatera z mitów greckich, jak i nazwa pierwiastka o symbolu Ta.

  • nazwisk uczonych, np.

    • Alfred Nobel – nobel (nobelium, No)

    • Mikołaj Kopernik – kopernik (copernicium, Cn)

  • nazw geograficznych, np.

    • nazw kontynentów: Eu Europ (kontynent Europa) i Am Ameryk (kontynent Ameryka);

    • nazw państw europejskich: Ru Ruten (łacińska nazwa Rusi – Ruthenia), Ge German (Niemcy), Po Polon (Polska, łacińska nazwa Polinum), Fr Frans (Francja), Cypr – miedź (Cuprum, Cu);

    • nazwy stanu w USA bądź landu w Niemczech: Cf Californium (stan w USA), Hs Has (nazwa pochodzi od niemieckiego landu Hesja);

    • nazw miast (skandynawskich, europejskich i amerykańskich): Sr Stront (pochodzi od szkockiego miasta Strontian), cztery pierwiastki Er Erb, Y Itr, Yb Iterb, Tb Terb swoją nazwę zawdzięczają jednej miejscowości szwedzkiej Ytterb, Lu Lutet (łacińska nazwa Paryża- Lutetium), Ho Holm (Sztokholmu Holmia), Hf Hafn (Kopenhaga Hafnia), Bk Berkel (Berkeley w Kalifornii), Ds Darmsztadt (niemieckie miasto Darmstadt);

    • nazwy rzeki – jednej z najdłuższych rzek Europy (1233 km długości) Re Ren.

R1cNowXDUM2NT1
Animacja ma za zadanie pokazać genezę nazw pierwiastków utworzonych od nazw geograficznych. Przedstawia ona mapę świata, na której podświetlają się kontury i napisy omawianych kontynentów, pojawia się symbol pierwiastka i nazwa. Kolejno Europ (Eu) i Ameryk (Am). Następnie następuje zbliżenie na Europę i tak jak poprzednio podświetlają się kontury krajów, pojawia się symbol pierwiastka i nazwa. Kolejno Ruten (Ru) nazwany od Rusi (z łaciny Ruthenia), German (Ge), Polon (Po), Frans (Fr) i Miedź (Cu) nazwany od Cypru, po łacinie Cuprum. W następnej kolejności zbliżenie na Stany Zjednoczone. Najpierw podświetlają się kontury stanu Kalifornia, od którego nazwę wziął pierwiastek Californium (Cf), a po chwili zaznaczane jest miasto Berkeley, pierwowzór nazwy pierwiastka Berkel (Bk). Kamera przenosi się na zarys niemieckiego landu Hesja (pierwiastek Has, czyli Hs), następnie Francji i Paryża (łacińska nazwa Lutetia Parisiorum, pierwiastek Lutetium, symbol Lu), Szkocja i miasto Strontian (pierwiastek Stront, symbol Sr), miejscowości szwedzkie Ytterby od której pochodzą nazwy pierwiastków Erb (Er), Itr (Y), Iterb (Yb) oraz Terb (Tb) oraz Sztokholm (pierwiastek Holm, symbol Ho), duńska Kopenhaga (Kopenhaga Hafnia, pierwiastek Hafn, symbol Hf), niemiecki Darmsztadt i pierwiastek o tej samej nazwie (symbol Ds). Na końcu podświetlana jest rzeka Ren na całej długości (podawana jest wartość 1233 kilometry) wraz z informacją o pierwiastku o tej samej nazwie i symbolu Re.

Kto nadaje nazwy pierwiastkom?

Prawo do nadawania nazw pierwiastkom mają osoby, które pierwsze je odkryły lub otrzymały. Jednak obecnie naukowcy nie nazywają pierwiastków swoimi nazwiskami. Wynika to z faktu, że nad takim odkryciem pracuje zespół kilkadziesięciu osób reprezentujących różne instytucje.

iWTct7wQTb_d5e537

2. W jakim celu powstały symbole pierwiastków chemicznych?

Polecenie 3

Korzystając z dostępnych źródeł, rozszyfruj wiadomość zapisaną alfabetem Morse’a.

     
Polecenie 4

Podczas komunikowania się za pomocą SMS‑ów możesz spotkać zapisy typu:
;)
>:(
:-D
Wyjaśnij, co oznaczają te symbole.

W życiu codziennym często stosujemy symbole. Dzięki nim możemy bez konieczności czytania słownego opisu zrozumieć potrzebne informacje. Przykładami takich symboli są znaki drogowe czy piktogramy. Swój sposób porozumiewania się mają także chemicy. Zamiast posługiwać się pełnymi nazwami pierwiastków i związków chemicznych zastąpili je symbolami.

Symbole pierwiastków chemicznychsymbol pierwiastkaSymbole pierwiastków chemicznych to umowne, międzynarodowe skróty nazw. Pochodzą najczęściej z języka angielskiego lub z łaciny i greki – w przypadku pierwiastków znanych od dawna. Nazwy zwykle składają się z jednej lub dwóch liter, z czego pierwsza litera jest duża, a druga (o ile występuje) – mała. *Tymczasowe symbole pierwiastków złożone są z trzech liter (Uu_).

RAc80xKTL1TWf1
Źródło: Krzysztof Jaworski, Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.
R14sd7gyiojKu1
Film demonstruje pochodzenie symboli pierwiastków chemicznych. Ma postać kolejno prezentowanych plansz z efektami prostych animacji. Najpierw wyświetlana jest łacińska nazwa pierwiastka i kolorem czerwonym wyróżniana litera lub dwie litery tworzące symbol. Z reguły są to pierwsze litery nazwy. Następnie poniżej pokazywana jest polska nazwa pierwiastka i jego symbol. Kolejno: Hydrogenium, wodór, symbol H. Oxygenium, tlen, symbol O. Carboneum, węgiel, symbol C. Nitrogenium, azot, symbol N. Sulfur, siarka, symbol S. Natrium, sód, symbol Na. Prezentację wieńczy plansza zawierająca nazwy i symbole wszystkich wymienionych wcześniej pierwiastków.
iWTct7wQTb_d5e596

3. Jakie substancje nazywamy związkami chemicznymi?

Polecenie 5

Czy sól kamienną i wodę można zaliczyć do substancji prostych czy złożonych?

R1VR27cgGj0rl1
Źródło: Dnn87(http://commons.wikimedia.org), W. Oelen(http://commons.wikimedia.org), SoraZG(http://www.flickr.com), Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY-SA 3.0.

Z wieloma związkami chemicznymizwiązek chemicznyzwiązkami chemicznymi spotykamy się na co dzień. Na przykład w kuchni często używa się wody, soli kamiennej (chlorek sodu), cukru (sacharoza), kwasku cytrynowego (kwas cytrynowy), octu (kwas octowy i woda) czy alkoholu (etanol i woda).

Przyjrzyjmy się soli kamiennej. Jest to związek sodu z chlorem. Sód (Na) jest substancją stałą, która gwałtownie reaguje z wodą, a chlor (Cl2) (gazowy chlor występuje w postaci cząsteczek) jest trującym gazem. Związek chemiczny NaCl to najpopularniejsza przyprawa i środek konserwujący, nadający potrawom słony smak.
Związki chemiczne mają inne właściwości niż wchodzące w ich skład pierwiastki. Na przykład woda (ciecz) jest związkiem wodoru (gazu) z tlenem (gazem).

R179WFeLwHYmw1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Znając symbole pierwiastków chemicznych, można zapisać wzory związków chemicznychwzór chemicznywzory związków chemicznych, np.:
MgO to tlenek magnezu,
CaO – tlenek wapnia,
CO – tlenek węgla(II)*.
*Aby dowiedzieć się, co oznacza cyfra (II) przy nazwie tlenku węgla, przejdź do działu II.

Zapamiętaj!

Przestrzegaj wielkich i małych liter w zapisie symboli pierwiastków i związków chemicznych:
C to symbol węgla,
O to symbol tlenu,
Co – symbol kobaltu,
ale CO to wzór związku chemicznego tlenku węgla(II).

Ciekawostka

Jak dawniej zapisywano wzory chemiczne?
Formy zapisu wzorów chemicznych wraz z upływem czasu ulegały zmianom. Prześledźmy ten proces na przykładzie wzoru wody:
W dziele Antoine Lavoisiera (czyt. antła lawłazier) (1743–1794) Oeuvres możemy znaleźć następujące oznaczenia:

R1WeAUqjHxXez1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Trudności z brakiem odpowiedniego zapisu nurtowały innych uczonych. Pierre‑Auguste Adet (czyt. pier ogust ede) (1763–1834) i Jean Henri Hassenfratz (czyt. żą enri assenfrac) (1755–1827) wysunęli propozycje prostszego zapisu:

R1RmT7zfIndbG1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Symbole te oznaczały nie tylko pierwiastki, ale umożliwiały także oznaczanie związków chemicznych poprzez zestawienia, np:

R1HAqbv1kbayc1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

John Dalton (czyt. dżon dalton) (1766–1844) wprowadził oznaczenia pierwiastków, stosując symbole, dzięki którym można było zapisywać również wzory substancji chemicznych:

R3P0kG60qH3cx1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Wszystkie substancje mają określone właściwości fizyczne i chemiczne. Możemy je badać zmysłami (np. zobaczyć, usłyszeć, powąchać) lub za pomocą specjalnych przyrządów, co pozwala odróżnić daną substancję od innej.
Kilka lat później system Daltona został zastąpiony symbolami chemicznymi wprowadzonymi przez Jönsa Berzeliusa (czyt. jonsa beszeliusa), które są z niewielkimi zmianami stosowane do dziś, np.:

  • wodór: H

  • tlen: O

  • woda: HOH

Patrz iWTct7wQTb_d784t357 str. 246

R11ImI6eDsm091
Prezentowany jest pokaz slajdów, w trakcie wypowiedzi lektora. Wyświetlane są kolejno: Leki (tabletki, buteleczki z lekami, listki), Plastikowe kubki, sztućce, Cukier, Sól kamienna, Woda w naczyniu, piasek
iWTct7wQTb_d5e755

Podsumowanie

  • Substancją jest każdy pierwiastek i każdy związek chemiczny.

  • Pierwiastek chemiczny to substancja prosta, której nie można rozłożyć na substancję prostszą.

  • Związek chemiczny to substancja złożona z co najmniej dwóch różnych pierwiastków chemicznych połączonych ze sobą.

  • Związki chemiczne mają inne właściwości niż tworzące je pierwiastki.

Praca domowa
Polecenie 6.1

Wykonaj grę memory. W tym celu przygotuj pary kart, zapisując na nich informacje dotyczące pierwiastków, np:

  • nazwa pierwiastka – symbol,

  • nazwa pierwiastka – zastosowanie,

  • nazwa pierwiastka – nazwisko uczonego.

Połóż wszystkie karty obrazkami do dołu i wymieszaj. Następnie odkrywaj po dwie karty. Jeśli znajdziesz parę pasujących do siebie kart, zachowaj ją. Jeśli obrazki do siebie nie pasują, odłóż je z powrotem. Zwycięzcą zostanie osoba, która zdobędzie najwięcej kart.

Polecenie 6.2

Zaproponuj infografikę ułatwiającą zapamiętanie symboli i nazwy pierwiastków.

Polecenie 6.3

Odczytaj z tablic chemicznych gęstość, temperaturę topnienia i wrzenia złota oraz srebra, a następnie porównaj ze sobą te dane, zestawiając je w tabeli.

Polecenie 6.4

Przedstaw w tabeli zestawienie danych dotyczących właściwości czterech substancji stosowanych w życiu codziennym.

Polecenie 6.5

Przedstaw w formie infografiki właściwości substancji z podziałem na właściwości fizyczne i chemiczne.

Polecenie 6.6

*Sporządź oś czasu i umieść na niej daty odkryć wybranych pierwiastków chemicznych, a także ich znaczenie.

Polecenie 6.7

*Przeanalizuj zapis rozgrywek szachowych, a następnie uzasadnij, dlaczego stosuje się zapis symboliczny.
Zapis przebiegu partii szachowej:
1.d4 f5 2.c4 Sf6 3.Sc3 e6 4.Sf3 d5 5.e3 c6 6.Gd3 Gd6 7.0‑0 0‑0 8.Se2 Sbd7 9.Sg59. G:h2+ 10.Kh1 Sg4 (10.K:h2 Sg4+ 11.Kg1 H:g5 +-) 11.f4 He8 12.g3 Hh5 13.Kg2 Gg1! (14.W:g1 Hh2+ 15.Kf3 Hf2x) 14.S:g1 Hh2+ 15.Kf3 e5! 16.d:e5 Sd:e5+! 17.f:e5 S:e5+ 18.Kf4 Sg6+ 19.Kf3 f4! 20.e:f4 (grozi 20. Gg4+ 21. Se5x, 20.g:f4 Sh4x, 20.G:g6 Gg4+ 21.K:g4 H:g3+ 22.Kh5 h:g6+ 23.K:g6 Wf6+ 24.Kh5 Wh6x) 20. Gg4+! 21.K:g4 Se5+(21.Ke3 przedłużało partię) 22.f:e5 h5x

RlJnoygoaAAs91
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.
iWTct7wQTb_d5e858

Słowniczek

Jöns Berzelius (czyt. jons beszelius)
Biogram Jöns Berzelius (czyt. jons beszelius) nie istnieje
pierwiastek chemiczny
pierwiastek chemiczny

substancja, której nie można rozłożyć na substancje prostsze

symbol pierwiastka
symbol pierwiastka

umowny, międzynarodowy skrót łacińskiej, greckiej lub angielskiej nazwy pierwiastka złożony najczęściej z jednej lub dwóch liter, przy czym pierwsza jest wielka

wzór chemiczny
wzór chemiczny

oznaczenie związku chemicznego złożone z symboli pierwiastków chemicznych

związek chemiczny
związek chemiczny

substancja o stałym składzie złożona z co najmniej dwóch pierwiastków chemicznych połączonych ze sobą

iWTct7wQTb_d5e1034

Zadania

Ćwiczenie 1
R1I9EafcGs7lp1
zadanie interaktywne
Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.

Wstaw brakujące elementy we właściwe miejsca schematu.

Ćwiczenie 2
R12fRgQfnxAAO1
zadanie interaktywne
Źródło: Michał Szymczak, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
RCYfd90SAOvXB
Ćwiczenie 4
RA1YmCh3glkdW1
zadanie interaktywne
Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 5
R1MbhTTD06PYm1
zadanie interaktywne
Źródło: Małgorzata Bartoszewicz, licencja: CC BY 3.0.