Wydrukuj Zapisz jako PDF Dodaj do ulubionych Udostępnij materiał

Za pomocą zmysłów rejestrujemy wiele efektów przemian zachodzących w otoczeniu. Niektóre z nich prowadzą do powstania nowych substancji, w innych substancje zmieniają swój stan skupienia lub właściwości. Czy zachodzące procesy można jakoś rozróżnić, nazwać, opisać?

Już wiesz
  • że substancje mają charakterystyczne właściwości fizyczne;

  • substancje dzielimy na proste (pierwiastki) i złożone (związki chemiczne);

  • substancje można ze sobą mieszać, tworząc mieszaniny jednorodne i niejednorodne;

  • mieszaniny można rozdzielać na składniki.

Nauczysz się
  • opisywać różnice między zjawiskiem fizycznym a przemianą chemiczną;

  • podawać przykłady zjawisk fizycznych i przemian chemicznych zachodzących w otoczeniu człowieka;

  • projektować i wykonywać proste doświadczenie ilustrujące zjawiska fizyczne i reakcje chemiczne;

  • stosować zasady bezpieczeństwa podczas wykonywania eksperymentów chemicznych.

iol4ggGahE_d5e215

1. Jaka przemiana wiąże się ze zmianą właściwości fizycznych substancji?

W swoim otoczeniu możemy zauważyć wiele przemian, w których efekcie zmieniają się właściwości fizyczne materii, ale nie ona sama. Przykładem może być zamarzanie wody. Lód, który powstaje w wyniku tego procesu, nie jest nowym materiałem, lecz ciągle wodą. W następstwie obniżenia temperatury zmianie ulega jedynie stan skupienia (właściwość fizyczna) tej substancji. Taki proces, w wyniku którego materia zmienia tylko swoje właściwości fizyczne, nazywamy przemianą fizycznązjawisko fizyczne (przemiana fizyczna)przemianą fizyczną lub zjawiskiem fizycznymzjawisko fizyczne (przemiana fizyczna)zjawiskiem fizycznym.

Otrzymywanie siarki plastycznej
Doświadczenie 1
Problem badawczy

Jaka przemiana (fizyczna czy chemiczna) zachodzi podczas ogrzania, a następnie ochłodzenia siarki?

Hipoteza

Siarka poddana najpierw wysokiej, a następnie niskiej temperaturze ulega przemianie fizycznej.

Co będzie potrzebne
  • żaroodporna probówka,

  • palnik,

  • drewniana łapa do probówek,

  • łyżeczka,

  • zlewka,

  • siarka.

Instrukcja
  1. Napełnij siarką probówkę do14 jej wysokości.

  2. Zawartość probówki delikatnie ogrzewaj w płomieniu palnika do czasu, gdy siarka po raz drugi uzyska płynną konsystencję.

  3. Energicznym ruchem przelej ciekłą siarkę do zlewki wypełnionej do połowy zimną wodą.

  4. Gdy siarka ostygnie,wyjmij ją za pomocą bagietki i połóż na szkiełku zegarkowym. Przy użyciu bagietek zbadaj plastyczność siarki – spróbuj ją rozciągnąć, zgiąć itp.

Podsumowanie

Siarka pod wpływem temperatury topi się, zmieniając się w ciecz o jasnożółtej barwie. Dalszemu ogrzewaniu płynnej siarki towarzyszy znaczny wzrost jej lepkości (gęstnienie) oraz zmiana barwy na ciemnobrunatną. Ogrzewając nadal zawartość probówki, obserwujemy ponowne zmniejszenie lepkości siarki (staje się płynna), które zachodzi bez zmiany barwy. Produkt gwałtownego ochłodzenia ciekłej siarki o ciemnobrunatnej barwie ma cechy ciała plastycznego – łatwo go wyginać i rozciągać. Po pewnym czasie powraca do początkowej postaci – kruchej substancji stałej o żółtej barwie.
Przemiany siarki podczas jej ogrzewania, a następnie ochłodzenia są zjawiskami fizycznymi połączonymi ze zmianami stanu skupienia oraz zmianami barwy tej substancji.

R9KxDfIwhaTcr1
Film rozpoczyna ujęcie rozdrobnionej siarki na szkiełku zegarkowym. Obok widoczny jest oryginalny pojemnik z nią i możliwą do odczytania etykietą. Eksperymentator ubrany w fartuch i rękawice ochronne za pomocą łyżeczki siarkę do probówki. Kolejne ujęcie pokazuje ogrzewanie siarki w probówce napełnionej do połowy i trzymanej w drewnianych kleszczach. W miarę ogrzewania objętość substancji zmniejsza się. Powstaje żółta ciecz, która następnie powoli gęstnieje i stopniowo nabiera brunatnej barwy. Następuje zmiana ujęcia. W płynnej postaci siarka jest przelewana do zlewki wypełnionej do połowy zimną wodą. W efekcie substancja natychmiast zastyga. Ręka w rękawiczce wyjmuje siarkę z wody i ugniata ją w kulkę, delikatnie rozciąga. Na ekranie pojawia się napis Siarka plastyczna. Zmiana ujęcia, następuje zbliżenie na dwa szkiełka zegarkowe, z których jedno zawiera siarkę krystaliczną, a drugie plastyczną. Obydwie próbki opisane są słowem Siarka. Następuje prezentacja właściwości siarki plastycznej po upływie pewnego czasu - powrót do barwy żółtej, utrata plastyczności i podatność na uderzenia młotkiem. Na sam koniec prezentowany jest kolaż z pięciu zdjęć przedstawiających kolejne fazy eksperymentu i uzyskane postacie siarki. Towarzyszy im napis Przemiana fizyczna.
iol4ggGahE_d5e312

2. Jakie przemiany powodują, że jedne substancje przekształcają się w inne?

W naszym otoczeniu można zaobserwować wiele przemian, podczas których substancje ulegają trwałym zmianom i przekształcają się w inne substancje.

Przemiany przedstawione na powyższych fotografiach zachodzą pod wpływem różnych czynników: działania wysokiej temperatury, mikroorganizmów, wzajemnego oddziaływania różnych substancji. Mają one wspólną cechę – w ich wyniku powstają nowe substancje o odmiennych właściwościach. O tego typu procesach mówi się, że są to przemiany chemicznereakcja chemiczna (przemiana chemiczna)przemiany chemiczne lub reakcje chemicznereakcja chemiczna (przemiana chemiczna)reakcje chemiczne.

Polecenie 1

Zastanów się i odpowiedz na następujące pytania:

  • Czy obcięcie włosów oraz ich farbowanie to przemiany tego samego rodzaju? Określ teprocesy.

  • Czy rzeźbienie w drewnie i wypalanie w nim wzorów to przemiany tego samego rodzaju? Nazwij je.

Spalanie siarki1
Doświadczenie 2
Problem badawczy

Jakiej przemianie ulega siarka podczas palenia się?

Hipoteza

Płonąca siarka ulega przemianie chemicznej.

Co będzie potrzebne
  • łyżka do spalań,

  • palnik,

  • cylinder do spalań,

  • siarka.

Instrukcja
  1. Nałóż niewielką ilość siarki na łyżkę do spalań.

  2. Umieść łyżkę w płomieniu palnika i poczekaj, aż znajdująca się na niej siarka ulegnie zapaleniu.

  3. Umieść łyżkę do spalań z płonącą siarką w wysokim cylindrze.

  4. Obserwuj proces palenia się siarki, barwę płomienia i inne efekty, które mu towarzyszą.

Podsumowanie

Siarka umieszczona w płomieniu palnika najpierw topi się, a następnie ulega zapaleniu. Spala się niebieskim płomieniem.
W wyniku spalania siarki powstaje bezbarwna substancja o gazowym stanie skupienia – tlenek siarki(IV). Przemiana ta jest przykładem reakcji (przemiany) chemicznej.

R1eNxDuhGKhf11
Widok na sprzęt laboratoryjny: łyżka do spalań, palnik, wysoki cylinder. Ręce nabierają siarkę na łyżkę do spalań i ogrzewają ją w płomieniu palnika. Siarka topi się, a następnie ulega zapaleniu. Pali się niebieskim płomieniem. Następnie łyżka z palącą się siarkę przeniesiona zostaje do cylindra. Widać płomień siarki i powstające białe dymy. Na białych dymach pojawia się nazwa: tlenek siarki(IV) i wzór: SO2. Napisy znikają. Pojawia się zdanie: jaka to przemiana? Na ekranie widać siarkę na szkiełku zegarkowym (żółtą, sypką) oraz cylinder przykryty szkiełkiem lub plastykową płytką, a w nim biały dym. U dołu ekranu, pod naczyniami ze substancjami pojawia się podpis: reakcja chemiczna
Ciekawostka

Wykorzystując produkty znajdujące się w kuchni, można przeprowadzić reakcję chemiczną. Przed wykonaniem doświadczenia należy przygotować butelkę o małej pojemności, sodę oczyszczoną, ocet oraz kolorowy balonik.
Instrukcja wykonania:
1. Sodę oczyszczoną wsypujemy do balonika (maksymalnie 2 duże łyżki).
2. Do butelki wlewamy 50–100 cmIndeks górny 3 octu.
3. Delikatnie zakładamy balonik na szyjkę butelki, w taki sposób, aby soda oczyszczona nie przedostała się do butelki, zanim zakończymy tę czynność.
4. Unosimy balonik do góry i przesypujemy jego zawartość do butelki.
W trakcie doświadczenia między sodą oczyszczoną a octem zachodzi reakcja, podczas której wydziela się gaz – dwutlenek węgla – wypełniający balon.

iol4ggGahE_d5e440

3. Czym różni się zjawisko fizyczne od reakcji chemicznej?

Zjawiska fizycznezjawisko fizyczne (przemiana fizyczna)Zjawiska fizyczne i przemiany chemiczne towarzyszą nam każdego dnia. Nie zawsze bez trudu możemy ocenić ich rodzaj. W wielu przypadkach sama obserwacja procesu nie wystarczy, aby można było określić, czy w jego wyniku powstała nowa substancja, czy tylko zmieniły się właściwości fizyczne (na przykład stan skupienia) substancji ulegającej tej przemianie. Zastosowane czynniki również nie determinują rodzaju przemiany. W wyniku ogrzewania substancja może albo ulec przemianie fizycznej, albo wziąć udział w reakcji chemicznej.

W efekcie zmieszania dwóch różnych substancji może powstać ich mieszanina (zjawisko fizyczne) bądź też zajść reakcja chemiczna. Jest to uzależnione od właściwości samych substancji oraz od warunków, w jakich się znajdują. W przewidywaniu rodzaju przemian pod wpływem różnych czynników bardzo przydatna jest wiedza na temat właściwości substancji.

Mieszanie siarki z żelazem i ogrzewanie powstałej mieszaniny1
Doświadczenie 3
Problem badawczy

Jakie przemiany zachodzą podczas zmieszania ze sobą, a następnie ogrzania siarki i żelaza?

Hipoteza

Mieszanie siarki z żelazem jest przemianą fizyczną, a w wyniku ich ogrzania zachodzi reakcja chemiczna.

Co będzie potrzebne
  • siarka,

  • żelazo w postaci pyłu (tzw. pył żelazny),

  • moździerz,

  • łopatki,

  • płytka ceramiczna,

  • palnik gazowy.

Instrukcja
  1. Odważ 2 g siarki i 3,5 g żelaza.

  2. Przesyp odważone ilości pierwiastków do moździerza i starannie wymieszaj.

  3. Sprawdź, czy w mieszaninie nadal znajduje się żelazo – zbliż do niej magnes.

  4. Przenieś mieszaninę siarki i żelaza na płytkę ceramiczną.

  5. Płytkę umieść na trójnogu i ogrzewaj od spodu płomieniem palnika.

  6. Ogrzewanie prowadź do momentu, aż mieszanina ulegnie rozżarzeniu.

  7. Po ustaniu wszelkich zmian sprawdź za pomocą magnesu obecność żelaza w powstałej masie.

Podsumowanie

Siarka po zmieszaniu z żelazem tworzy mieszaninę barwy szarej. Zbliżony do jej powierzchni magnes przyciąga pył żelaza. Po ogrzaniu do wysokiej temperatury mieszanina zapala się. Żar obejmuje całą mieszaninę. Po zakończeniu żarzenia się powstaje masa o czarnej barwie. Magnes nie przyciąga żadnych jej składników.
Pył żelazny można wyodrębnić z jego mieszaniny z siarką za pomocą magnesu. Podczas ogrzewania w mieszaninie zachodzi reakcja chemiczna – siarka reaguje z żelazem. Powstaje nowa substancja, która – w przeciwieństwie do żelaza – nie wykazuje właściwości magnetycznych.

R1XfyMrG1dN4I1
Film zaczyna się od ujęcia stołu laboratoryjnego zawierającego składniki do eksperymentu. Są to sproszkowana siarka oraz pył żelazny. Substancje te leżą na szklanych szalkach przed swoimi butelkami. Zmiana ujęcia, pokazywane są ręce laboranta ucierające w moździerzu siarkę z żelazem. Następuje ujęcie prezentujące mieszaninę żelaza i siarki w zbliżeniu oraz przeprowadzanej na nim próby z przyciąganiem żelaza przez silny magnes. Wniosek, jaki pojawia się na ekranie, pozwala stwierdzić, że mamy tu do czynienia z mieszaniną dwóch substancji. Następnie tygielek z mieszaniną zostaje umieszczona w płomieniu palnika. Mieszanina zaczyna się żarzyć i po chwili zamienia się w jednolitą masę. Masa ta nie reaguje w żaden sposób na zbliżenie magnesu. Następuje ujęcie czarnej jednolitej mieszanki z bliska, a obok niej pojawia się wzór FeS i nazwa siarczek żelaza dwa. U dołu ekranu, pod naczyniem z otrzymaną substancją pojawia się podpis: reakcja chemiczna.
iol4ggGahE_d5e544

4. Jak możemy opisać reakcje chemiczne?

Chemicy znaleźli uniwersalny sposób opisywania przemian chemicznych, podczas których jedne substancje przemieniają się w inne. Za pomocą strzałki wskazują kierunek przemiany – od substancji, które wzięły udział w reakcji chemicznej do substancji, które powstały:

substancje, które wzięły udział w reakcji → substancje, które powstały w wyniku reakcji

Substancje, które ulegają przemianie chemicznej, nazywamy substratamisubstratysubstratami, a substancje, które powstają w jej wyniku, określa się mianem produktówproduktyproduktów. Zapis, w którym za pomocą strzałek przedstawia się sumarycznie przejście od substratów do produktów, nazywa się równaniem reakcji chemicznejrównanie reakcji chemicznejrównaniem reakcji chemicznej. Ogólny jej schemat jest następujący:

substraty → produkty

W równaniu reakcji chemicznej substraty znajdują się zawsze po lewej stronie strzałki, produkty zaś – po prawej. Strzałka skierowana jest od substratów do produktów.

W doświadczeniu 2 z siarki i tlenu otrzymaliśmy tlenek siarki(IV). Siarka przereagowała z tlenem zawartym w powietrzu. Reakcję tę możemy opisać następującym równaniem:

siarka + tlen → tlenek siarki(IV)

Doświadczenie 3., polegające na ogrzewaniu siarki z żelazem, doprowadziło do powstania siarczku żelaza(II). Tę przemianę chemiczną możemy przedstawić za pomocą następującego równania:

siarka + żelazo → siarczek żelaza(II)

Inną reakcję chemiczną, w której wyniku z magnezu otrzymujemy tlenek magnezu, możemy opisać równaniem:

magnez + tlen → tlenek magnezu
Przykłady równań reakcji z określeniem poszczególnych substancji biorących udział w przemianie chemicznej

Równanie reakcji chemicznej

Substraty

Produkty

siarka + żelazo → siarczek żelaza(II)

siarka, żelazo

siarczek żelaza(II)

siarka + tlen → tlenek siarki(IV)

siarka, tlen

tlenek siarki(IV)

magnez + tlen → tlenek magnezu

magnez, tlen

tlenek magnezu

wodór + tlen → woda

wodór, tlen

woda

sód + chlor → chlorek sodu

sód, chlor

chlorek sodu

węgiel + tlen → tlenek węgla(IV)

węgiel, tlen

tlenek węgla(IV)

wapń + tlen → tlenek wapnia

wapń, tlen

tlenek wapnia

wodór + chlor → chlorowodór

wodór, chlor

chlorowodór

iol4ggGahE_d5e623

Podsumowanie

  • Zjawiska fizyczne polegają na zmianie właściwości fizycznych substancji. Podczas tych procesów nie powstają nowe pierwiastki ani nowe związki chemiczne.

  • Przemiana chemiczna to proces, podczas którego jedne substancje przekształcają się w inne.

  • Substancje, które ulegają przemianom w reakcji chemicznej, to substraty, natomiast te, które z nich powstają, to produkty.

  • Równanie reakcji chemicznej to symboliczny zapis przebiegu reakcji chemicznej. Po lewej stronie równania zapisuje się substraty, po prawej – produkty. Za pomocą strzałki zaznacza się kierunek reakcji od substratów do produktów.

Praca domowa
Polecenie 2.1

Korzystając z substancji używanych w kuchni, zaproponuj dwa doświadczenia ilustrujące zjawisko fizyczne i przemianę chemiczną. Opisz doświadczenie w zeszycie.

iol4ggGahE_d5e678

Słowniczek

produkty
produkty

substancje, które powstają w wyniku reakcji chemicznej

reakcja chemiczna (przemiana chemiczna)
reakcja chemiczna (przemiana chemiczna)

proces, w którym z jednej substancji lub większej ich liczby powstaje jedna lub więcej nowych substancji o odmiennych właściwościach

równanie reakcji chemicznej
równanie reakcji chemicznej

zapis przebiegu reakcji chemicznej za pomocą symboli i wzorów chemicznych; przedstawia substraty i produkty reakcji oraz często warunki zachodzenia danej reakcji

substraty
substraty

substancje, które biorą udział w przemianie chemicznej

zjawisko fizyczne (przemiana fizyczna)
zjawisko fizyczne (przemiana fizyczna)

proces, w wyniku którego zmieniają się właściwości fizyczne substancji

iol4ggGahE_d5e782

Zadania

Ćwiczenie 1
R1OZ8jX8PZiVs1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
R16YpNDbanxvx1
zadanie interaktywne
Źródło: Agnieszka Kamińska-Ostęp, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
R1L3XpYknCHHk1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4
Rm11y66T4cfyg1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 5
R3P4JyG5RTN5C1
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 6
R1MbkkeG1mytA1
zadanie interaktywne
Źródło: Agnieszka Kamińska-Ostęp, Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 7
RDUIp4aTIh5O31
zadanie interaktywne
Źródło: Agnieszka Kamińska-Ostęp, Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY 3.0.