23.10.2018 Views

Chemia

Podręcznik przedstawia chemię w prosty i przyjazny sposób dzięki formie znanej uczniom z internetu i językowi przekazu dostosowanemu do wiedzy i poziomu percepcji uczniów.

Podręcznik przedstawia chemię w prosty i przyjazny sposób dzięki formie znanej uczniom z internetu i językowi przekazu dostosowanemu do wiedzy i poziomu percepcji uczniów.

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

2019<br />

CHEMIA<br />

<br />

<br />

1


LICEUM I TECHNIKUM ZAKRES ROZSZERZONY<br />

<br />

<br />

ZAKRES PODSTAWOWY<br />

LICEUM I TECHNIKUM<br />

ZAKRES ROZSZERZONY<br />

<br />

<br />

<br />

2019/2020<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Egzemplarz testowy<br />

Reforma 2019<br />

2019<br />

NA DOBRY START<br />

PORADNIK<br />

NAUCZYCIELA<br />

CHEMIA<br />

1<br />

CHEMIA<br />

1<br />

CHEMIA<br />

1<br />

CHEMIA<br />

1<br />

MULTIBOOK<br />

Poradnik nauczyciela<br />

NA DOBRY START <br />

Egzemplarz testowy<br />

podręcznika <br />

Podręcznik dopuszczony<br />

do użytku szkolnego <br />

Multibook – wersja<br />

demonstracyjna <br />

Ponadto do Twojej dyspozycji:<br />

Spotkania<br />

z ekspertami <br />

E-konferencje<br />

przedmiotowe <br />

Bieżące wsparcie<br />

Twojego konsultanta<br />

edukacyjnego <br />

SPIS TREŚCI<br />

<br />

<strong>Chemia</strong>. Zakres rozszerzony<br />

<br />

8<br />

<br />

<br />

Analiza nowej<br />

<br />

<br />

wsparcie WSiP <br />

<br />

<br />

<br />

Skontaktuj się z konsultantem edukacyjnym WSiP i dowiedz się więcej!


Zabierz uczniów<br />

<br />

<br />

CHEMICZNYMI<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

2019<br />

Nowa<br />

podstawa<br />

programowa<br />

od 2019 / 2020<br />

CHEMIA<br />

<br />

1<br />

W SERII RÓWNIEŻ<br />

2019<br />

2019<br />

2019<br />

CHEMIA<br />

<br />

CHEMIA<br />

<br />

CHEMIA<br />

<br />

2<br />

3 4<br />

1


2019<br />

CHEMIA<br />

<br />

1<br />

Precyzyjny i rzeczowy<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

40. <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Woda destylowana zachowuje się jak izolator (p. doświadczenie Badanie przewodnictwa<br />

elektrycznego roztworów wodnych), z czego można wnioskować, że nie zawiera<br />

ona swobodnych jonów, zdolnych do przenoszenia ładunku elektrycznego. Jednak wiązania<br />

O–H w cząsteczkach H 2 O są dość silnie spolaryzowane i woda w pewnym, bardzo<br />

małym stopniu, dysocjuje zgodnie z równaniem:<br />

H 2 O H + + OH –<br />

Stężenie jonów H + jest w czystej wodzie równe stężeniu<br />

jonów OH – i w tempera turze 25°C (298 K) wynosi<br />

10 –7 mol/dm 3 .<br />

[H + ] = [OH – ] = 10 –7<br />

Dysocjacja elektrolityczna wody i słabych elektrolitów<br />

jest przykładem reakcji odwracalnej, która<br />

prowadzi do ustalenia się równowagi dynamicznej<br />

– z taką samą szybkością zachodzi rozpad cząsteczek<br />

na jony i ponowne łączenie się jonów w niezdysocjowane<br />

cząsteczki.<br />

Jednoczesny przebieg tych dwóch procesów symbolizują<br />

strzałki skierowane w przeciwne strony: ,<br />

które stosujemy w zapisie równań reakcji odwracalnych.<br />

Charakterystyczną cechą tego stanu równowagi<br />

jest stałość wartości iloczynu stężeń jonów H +<br />

i OH – . Jest on nazywany iloczynem jonowym wody<br />

i oznaczany symbolem K w .<br />

<br />

K w + – –7 –7 –14<br />

H 2 O<br />

jon H +<br />

jon OH –<br />

cząsteczka H 2 O<br />

<br />

<br />

+ – .<br />

<br />

<br />

-<br />

-<br />

+ 3 ,<br />

–7 3 + + <br />

<br />

<br />

Wobec tego<br />

pH czystej wody = –log [H + ] = 7.<br />

W tabeli 40.1 przedstawiono kolejne etapy przeliczania stężenia mocnego kwasu na pH<br />

roztworu.<br />

<br />

+ c *<br />

3 <br />

Kwas<br />

a [H ]<br />

+ ] <br />

HCl 0,1 0,1 (10 –1 ) –1 1<br />

HNO 3 0,0001 0,0001 (10 –4 ) –4 4<br />

H 2 SO 4 0,005 0,01 (10 –2 ) –2 2<br />

H 2SO 4 0,001 0,002 (2 · 10 –3 ) –2,7** 2,7<br />

*c a – stężenie molowe kwasu, indeks „a” pochodzi od angielskiego acid (kwas).<br />

** Obliczone za pomocą kalkulatora.<br />

Mocne elektrolity są całkowicie zdysocjowane, więc w roztworze kwasu jednoprotonowego<br />

stężenie jonów wodoru jest równe stężeniu molowemu kwasu: [H + ] = c a , a w roztworze<br />

kwasu dwuprotonowego stężenie jonów wodoru jest dwa razy większe od stężenia<br />

molowego kwasu: [H + ] = 2 c a . Zatem im większe stężenie jonów wodoru, czyli im<br />

bardziej kwasowy roztwór, tym niższe jego pH.<br />

Stałość iloczynu jonowego wody K w = [H + ] · [OH – ] = 10 –14 powoduje, że stężenia jonów<br />

H + i OH – są ze sobą ściśle związane zależnością:<br />

+ K<br />

[H ]=<br />

−<br />

10 14 = lub<br />

− K<br />

[OH ]=<br />

−<br />

10 14<br />

=<br />

w<br />

w<br />

−<br />

[OH ]<br />

−<br />

[OH ]<br />

+<br />

[H ]<br />

+<br />

[H ]<br />

Wykorzystanie właściwości logarytmów (log a · b = log a + log b) pozwala otrzymać<br />

wyrażenie:<br />

pK w = pH + pOH = 14<br />

Dzięki temu, że w roztworach wodnych stężenia jonów wodoru i jonów wodorotlenkowych<br />

są wzajemnie zależne, wartość pH może służyć do określania odczynu roztworów<br />

zarówno kwasów, jak i zasad.<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

2


Sekcja <br />

<br />

R <br />

<br />

<br />

obliczeniowe,<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

c 1 3 i c 2 3 .<br />

– <br />

<br />

<br />

<br />

c 1 3 c 2 3<br />

– ] = c 1 3 – ] = c 2 3<br />

1 –1 2 –3 = 3<br />

1 1 2 2 = 14 – 3 = 11<br />

3 3 wy<br />

<br />

Sekcja to ciekawe informacje,<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

PODSUMOWANIE<br />

• <br />

+ <br />

• <br />

• <br />

<br />

Sekcja


2019<br />

CHEMIA<br />

<br />

1<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

42. <br />

• <br />

• <br />

• <br />

<br />

<br />

<br />

W reakcjach zachodzących w roztworach wodnych zwykle biorą udział jony. Z tego<br />

względu jonowy zapis równań reakcji często lepiej odzwierciedla istotę tych procesów.<br />

Wzory substancji niezdysocjowanych lub trudno rozpuszczalnych zapisujemy w formie<br />

cząsteczkowej, a tych, które dysocjują, w formie jonowej. Wydzielający się gaz powinien<br />

być oznaczony strzałką skierowaną do góry, a strącający się osad – strzałką skierowaną<br />

w dół. Przy symbolach jonów należałoby umieszczać indeksy (aq) w celu podkreślenia,<br />

że jony są hydratowane, czyli otoczone cząsteczkami wody, podobnie jak przy symbolach<br />

lub wzorach substancji stałych czasem umieszcza się indeks (s). Na przykład reakcję,<br />

która zachodzi po wprowadzeniu metalicznego cynku do roztworu zawierającego<br />

jony miedzi, można opisać równaniem:<br />

Zn (s) + Cu(a 2 + q) Zn(a 2 + q) + Cu (s)<br />

W praktyce jednak najczęściej stosuje się uproszczony zapis, z pominięciem tych<br />

indeksów:<br />

Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu<br />

<br />

Laboratoryjna metoda otrzymywania wodoru polega na działaniu kwasem solnym<br />

na metaliczny cynk. Z cząsteczkowego zapisu równania tej reakcji:<br />

Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2<br />

<br />

nie wynika, czy polega ona na oddziaływaniu atomów cynku z atomami (lub jonami)<br />

wodoru, czy z resztą kwasową tego kwasu. Jeżeli natomiast substancje zdysocjowane<br />

przedstawi się w formie jonowej:<br />

Zn + 2 H + + 2 Cl – Zn 2+ + 2 Cl – + H 2<br />

<br />

to można zaobserwować, że jony chlorkowe nie biorą udziału w tej reakcji i poprawny<br />

będzie zapis skrócony:<br />

Zn + 2 H + Zn 2+ + H 2<br />

Innym przykładem reakcji, w której wydziela się gaz, jest działanie mocnego kwasu<br />

na sól słabego i nietrwałego lub lotnego kwasu. Takimi solami są np. węglan, siarczan(IV)<br />

lub siarczek sodu. Przeprowadźcie takie doświadczenie z udziałem węglanu<br />

sodu.<br />

<br />

<br />

• dwie probówki;<br />

H 2 SO 4<br />

<br />

<br />

<br />

3 wody<br />

<br />

Na<br />

<br />

2 CO 3<br />

<br />

3 <br />

<br />

3 <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

W przeprowadzonym doświadczeniu zaszła reakcja opisana równaniem:<br />

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2<br />

<br />

które możemy przedstawić w formie jonowej:<br />

2 Na + + CO 3 2– + 2 H + + SO 4<br />

2–<br />

2 Na + + SO 4 2– + H 2 O + CO 2<br />

<br />

Taki zapis równania reakcji pokazuje, że ani kationy metalu, ani aniony reszty kwasowej<br />

nie biorą w niej udziału. Dlatego nie ma znaczenia, który z wymienionych węglanów<br />

oraz kwasów został użyty w doświadczeniu. Istotę tej reakcji oddaje równanie zapisane<br />

w formie skróconej jonowej:<br />

CO 2– 3 + 2 H + H 2 O + CO 2<br />

<br />

Znajomość rzeczywistego przebiegu reakcji chemicznych jest niezbędna do poprawnego<br />

projektowania doświadczeń. Na przykład znana jest metoda laboratoryjnego otrzymywania<br />

gazowego HCl przez wypieranie go z NaCl za pomocą H 2 SO 4 .<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

4


kwas 1 2 3<br />

• dwie probówki;<br />

<br />

<br />

<br />

2 ;<br />

zasada<br />

aa<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

3 <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

+ <br />

P rost<br />

<br />

<br />

E <br />

i<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

3 <br />

<br />

<br />

roztwór<br />

soli<br />

zasada<br />

<br />

<br />

2+ <br />

<br />

Zamieszczone i


2019<br />

CHEMIA<br />

<br />

1<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

+ – <br />

+ – –7 mol/dm 3 + – <br />

+ – <br />

+ ]<br />

<br />

<br />

HCl, c = 1 mol/dm 3 NaCl NaOH, c = 1 mol/dm 3<br />

<br />

a b<br />

+ – <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

+ +<br />

−<br />

−<br />

[ H ] [ H ]<br />

[ OH ] [ OH ]<br />

α= lub α= ⋅100%<br />

α= lub α= ⋅100%<br />

ca<br />

ca<br />

cb<br />

cb<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

zobojętnianie<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

H + + Cl – + K + + OH – H 2O + Cl – + K + H + + OH – H 2O<br />

oranż metylowy<br />

strącanie osadu<br />

papierek uniwersalny<br />

Ca 2+ + 2 Cl – + 2 Na + + CO 3<br />

2–<br />

CaCO 3 + 2 Na + + 2 Cl – Ca 2+ + CO 3<br />

2–<br />

CaCO 3<br />

fenoloftaleina<br />

<br />

<br />

<br />

H 2 S, CH 3 COOH, H 2 SO 3 H 3 PO 4 HCl, NaOH, NaCl<br />

<br />

– <br />

<br />

<br />

3PO 4 3<br />

wzór wzór <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

NaH 2PO 4<br />

CaHPO 4<br />

diwodorofosforan(V)<br />

sodu<br />

wodorofosforan(V)<br />

wapnia<br />

Al(OH) 2Cl<br />

Al(OH)(NO 3) 2<br />

chlorek<br />

dihydroksoglinu<br />

azotan(V)<br />

hydroksoglinu<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

6


a) b)<br />

+<br />

–<br />

+<br />

+<br />

–<br />

–<br />

+<br />

–<br />

+<br />

–<br />

+<br />

+<br />

–<br />

+ <br />

–<br />

–<br />

+<br />

kwas solny<br />

HCl<br />

c = 1 mol/dm3<br />

kwas octowy<br />

CH3COOH<br />

c = 1 mol/dm3<br />

Graficzna prezentacja<br />

<br />

<br />

<br />

Z <br />

<br />

<br />

<br />

ZADANIA<br />

7. 2 3 <br />

+ 3 2– 3 <br />

2 A.<br />

1 i 2 <br />

8. <br />

3 4 2 2 .<br />

<br />

9. 3 <br />

<br />

<br />

<br />

2 2 SO 4


LICEUM I TECHNIKUM ZAKRES ROZSZERZONY<br />

ZAKRES PODSTAWOWY<br />

LICEUM I TECHNIKUM<br />

ZAKRES ROZSZERZONY<br />

<br />

<br />

<br />

NA DOBRY START<br />

PORADNIK<br />

NAUCZYCIELA<br />

CHEMIA<br />

1<br />

<br />

NA DOBRY START<br />

z plusem<br />

DIAGNOZA<br />

<br />

<br />

CHEMIA<br />

1<br />

MULTIBOOK<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Elektroniczna wersja<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

8


CHEMIA<br />

<br />

LICEUM I TECHNIKUM ZAKRES PODSTAWOWY I ROZSZERZONY<br />

1


Analiza nowej podstawy programowej<br />

ANALIZA PODSTAW PROGRAMOWYCH<br />

Z 2012 I 2018 ROKU<br />

CHEMIA – ZAKRES ROZSZERZONY<br />

Zgodnie z informacją Ministerstwa Edukacji Narodowej nowa podstawa programowa będzie<br />

obowiązywać od roku szkolnego 2019/2020 w szkołach następujących typów:<br />

– 4-letnie liceum ogólnokształcące,<br />

– 5-letnie technikum,<br />

– 2-letnia branżowa szkoła II stopnia.<br />

Koncepcja edukacji przyjęta w nowej podstawie programowej dotyczącej chemii zakłada<br />

większy nacisk na kształcenie kompetencji kluczowych. Uczniowie będą rozwijać wiedzę i umiejętności<br />

podczas odrębnych lekcji biologii, chemii, fizyki i geografii już na II etapie edukacyjnym<br />

(szkoła podstawowa), aby kontynuować naukę tych przedmiotów na III etapie edukacyjnym.<br />

Zastąpiono w ten sposób propagowaną dotychczas ideę integracji przedmiotowej, polegającej<br />

na holistycznym nauczaniu przyrody, korelacją przedmiotową w ramach osobnych<br />

przedmiotów przyrodniczych i ścisłych. Nowa podstawa programowa zakłada również powrót<br />

do spiralnego (przyrostowego) układu treści nauczania, umożliwiającego powtarzanie, utrwalanie<br />

i poszerzanie materiału na wyższych etapach nauczania. Główne założenia i koncepcje<br />

edukacyjne znalazły odzwierciedlenie w strukturze dokumentu odnoszącej się do zadań szkoły<br />

i ogólnych celów kształcenia.<br />

Zarówno ogólne cele kształcenia, jak i najważniejsze umiejętności zdobywane przez ucznia<br />

w trakcie kształcenia ogólnego – sformułowane w starej i nowej podstawie programowej – są<br />

zbieżne. Do umiejętności tych należą: myślenie i analiza krytyczna, czytanie, samodzielne docieranie<br />

do informacji i ich selekcja, wartościowanie i selektywne korzystanie z różnych źródeł<br />

z poszanowaniem praw autorskich, komunikowanie się, kreatywne rozwiązywanie problemów,<br />

posługiwanie się nowymi technologiami informacyjnymi, umiejętność współpracy w grupie.<br />

W zakresach podstawowym i rozszerzonym dla chemii zdefiniowano trzy główne cele kształcenia.<br />

Tak w starej, jak i w nowej podstawie programowej są to:<br />

1. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie informacji.<br />

2. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów.<br />

3. Opanowanie czynności praktycznych.<br />

Znacznie rozbudowano zalecane warunki i sposób realizacji nowej podstawy. Przede wszystkim<br />

uwydatniają one teraz spiralny układ treści nauczania. Kładą szczególny nacisk na kształtowanie<br />

umiejętności rozumowania, dostrzegania zależności przyczynowo-skutkowych, wnioskowania,<br />

analizy i syntezy informacji. Zalecane warunki podkreślają funkcję eksperymentu<br />

chemicznego, który rozwija aktywność uczniów, kształtuje samodzielność, pozwala poznać<br />

metody badawcze oraz sposoby opisu i prezentacji wyników. Rekomendują samodzielne wykonywanie<br />

doświadczeń lub aktywną ich obserwację oraz wykorzystanie zarówno sprzętów i substancji<br />

dostępnych w dobrze wyposażonych pracowniach chemicznych, jak i znanych uczniom<br />

z życia codziennego. Nauczycieli zachęca się również do używania komputera. Dużo uwagi poświęcono<br />

konieczności łączenia wiedzy teoretycznej z doświadczalną. Za szczególnie wartościowe<br />

metody pracy uznano metodę projektu edukacyjnego, metodę eksperymentu chemicznego<br />

oraz inne metody pobudzające aktywność poznawczą uczniów.<br />

10<br />

AUTOR: Renata Skoraczyńska


Analiza nowej podstawy programowej<br />

Zarówno dla zakresu podstawowego, jak i rozszerzonego wyodrębniono minimalne zestawy<br />

doświadczeń chemicznych, które powinny być wykonane przez uczniów lub przybrać formę<br />

pokazów nauczycielskich. Lista dla zakresu podstawowego obejmuje 36 doświadczeń, a dla rozszerzonego<br />

– 47.<br />

Chemię włączono do grupy przedmiotów realizowanych w zakresie rozszerzonym w wymiarze<br />

sześciu godzin rozłożonych w klasach od pierwszej do czwartej. Dotychczas na naukę<br />

w zakresie rozszerzonym należało przeznaczyć minimum osiem godzin w klasach drugiej i trzeciej,<br />

po zakończeniu zakresu podstawowego.<br />

Obecnie, według nowego ramowego planu nauczania, uczeń poznający chemię w zakresie<br />

rozszerzonym będzie miał minimum dziesięć godzin tego przedmiotu w ciągu czterech lat. Zakres<br />

rozszerzony (sześć godzin) będzie realizowany równocześnie z zakresem podstawowym<br />

(cztery godziny) od początku nauki w szkole średniej. Uzyskaną w ten sposób liczbę godzin<br />

można porównać z dotychczasową. W nowym liceum uczeń zyska prawo wyboru dwóch lub<br />

trzech przedmiotów nauczanych w zakresie rozszerzonym – ramowy plan kształcenia przewiduje<br />

na to w sumie 22 godziny w rozkładzie 4 + 5 + 7 + 6 w klasach od pierwszej do czwartej. Oznacza<br />

to, że dyrektor szkoły może zwiększyć liczbę godzin przeznaczonych na przedmioty realizowane<br />

w zakresie rozszerzonym albo przydzielić godziny na nauczanie przedmiotów<br />

uzupełniających. Dla tych ostatnich nie ustalono podstawy programowej, lecz ich program może<br />

zostać włączony do szkolnego zestawu programów nauczania. Nauczyciele mogą więc tworzyć<br />

autorskie programy dla przedmiotów uzupełniających i po uzyskaniu opinii uczniów danego<br />

oddziału oraz decyzji dyrektora szkoły – wspomagać nimi kształcenie chemiczne.<br />

Jak już wspomniano, liczba godzin przewidziana w nowym ramowym planie nauczania dla<br />

zakresu rozszerzonego jest porównywalna z dotychczasową. Niestety, znacznie zwiększono zakres<br />

obowiązkowych treści i pojęć, które uczeń powinien przyswoić. Ponownie włączono do<br />

podstawy zagadnienia dotyczące naturalnych przemian promieniotwórczych ( i - ) oraz sztucznych<br />

reakcji jądrowych, przywrócono informacje z elektrochemii (w tym dotyczące zarówno<br />

procesów zachodzących w ogniwach, jak i procesów elektrolitycznych), z termodynamiki (zastosowanie<br />

prawa Hessa), rozszerzono kinetykę o pojęcie rzędu reakcji i związane z nim obliczenia,<br />

rozszerzono zakres chemii kwantowej (liczby kwantowe i metoda VSEPR) oraz wprowadzono<br />

obliczenia z wykorzystaniem równania Clapeyrona. W zakresie chemii organicznej zwiększono<br />

liczbę zagadnień związanych z kierunkami procesów utleniania i redukcji oraz redukującymi<br />

właściwościami dwucukrów. Zrezygnowano jedynie z tematów dotyczących reakcji niektórych<br />

metali aktywnych z kwasami utleniającymi. Dodatkowych treści jest więc naprawdę dużo, co –<br />

przy niezwiększonym wymiarze godzin – musi prowadzić do stosowania przez nauczycieli wymuszonych<br />

kompromisów. Decyzje, z czego zrezygnować, jakie techniki i metody nauczania<br />

zastosować, aby zrealizować zadania przewidziane w podstawie programowej, będą dla nauczycieli<br />

bardzo trudne. Można przewidywać, że – podobnie jak w wypadku zakresu podstawowego<br />

– nauczyciele będą rezygnować z czasochłonnych technik aktywizujących, metod problemowych<br />

i praktycznych na rzecz tradycyjnego nauczania podającego.<br />

Pośpiech w nauczaniu, wynikający z konieczności realizacji podstawy programowej lub programu<br />

nauczania, nie sprzyja realizacji żadnego z ośmiu nadrzędnych celów kształcenia ogólnego<br />

założonych na początku podstawy programowej.<br />

11


ZMIANA<br />

W PRAKTYCE<br />

WSPARCIE WSiP<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Potrzeba<br />

opracowania<br />

optymalnego<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

ZMIANA<br />

W PRAKTYCE<br />

WSPARCIE WSiP<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

na wykonywanie<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

ZMIANA<br />

W PRAKTYCE<br />

WSPARCIE WSiP<br />

<br />

chemii w zakresie<br />

rozszerzonym<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Zapewnienie<br />

<br />

lekcji pozytywnego<br />

<br />

-<br />

-<br />

-


RAMOWY ROZKŁAD MATERIAŁU – CHEMIA, ZAKRES ROZSZERZONY (ZR)<br />

Klasa 1 (2 godz./tydz.)<br />

Dział<br />

Liczba godzin<br />

lekcyjnych<br />

Atomy, cząsteczki, stechiometria chemiczna 12<br />

Struktura elektronowa atomu 8<br />

Wiązania chemiczne 10<br />

Szybkość reakcji chemicznych, efekty energetyczne i stan równowagi 10<br />

Roztwory 10<br />

Reakcje w roztworach 10<br />

razem 60<br />

Klasa 2 (3 godz./tydz.)<br />

Dział<br />

Liczba godzin<br />

lekcyjnych<br />

Tlen i wodór 10<br />

Procesy związane z przeniesieniem elektronów 18<br />

Metale bloku s i p 12<br />

Metale bloku d 22<br />

Niemetale 28<br />

razem 90<br />

Klasa 3 (3 godz./tydz.)<br />

Dział<br />

Liczba godzin<br />

lekcyjnych<br />

Węglowodory 26<br />

Halogenopochodne węglowodorów 10<br />

Hydroksylowe pochodne węglowodorów – alkohole i fenole 14<br />

Związki karbonylowe – aldehydy i ketony 10<br />

Kwasy karboksylowe. Izomeria optyczna 17<br />

Estry i tłuszcze 13<br />

razem 90<br />

Klasa 4 (2 godz./tydz.)<br />

Dział<br />

Liczba godzin<br />

lekcyjnych<br />

Związki organiczne zawierające azot 16<br />

Białka 6<br />

Cukry 12<br />

Kwasy nukleinowe 4<br />

Przygotowanie do matury (chemia ogólna, chemii nieorganiczna, chemia organiczna) 10<br />

Lekcje kontrolne, próbne egzaminy 12<br />

razem 60<br />

13


<strong>Chemia</strong>. Plansze interaktywne<br />

Nowatorskie lekcje<br />

z planszami interaktywnymi WSiP!<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

14<br />

Skontaktuj się z konsultantem edukacyjnym WSiP i dowiedz się więcej!


CHEMIA<br />

<br />

1


• <br />

1. Liczba atomowa i liczba masowa<br />

2. <br />

3. Mol i masa molowa<br />

4. <br />

5. <br />

6. <br />

7. <br />

8. <br />

9. <br />

10. <br />

<br />

• <br />

11. <br />

12. <br />

13. <br />

14. <br />

15. <br />

16. <br />

<br />

• <br />

17. <br />

18. <br />

19. <br />

20. <br />

21. <br />

22. <br />

23. <br />

24. <br />

25. <br />

26. <br />

<br />

• <br />

27. <br />

28. <br />

29. <br />

30. <br />

31. <br />

32. <br />

33.


• <br />

34. <br />

35. <br />

36. <br />

37. <br />

38. <br />

<br />

• <br />

39. <br />

40. 20<br />

41. 26<br />

42. 30<br />

43. <br />

44. <br />

45. <br />

46. <br />

36<br />

41


Stężenie jonów H + jest w czystej wodzie równe stężeniu<br />

jonów OH – i w tempera turze 25°C (298 K)<br />

wynosi 10 –7 mol/dm 3 .<br />

[H + ] = [OH – ] = 10 –7<br />

Dysocjacja elektrolityczna wody i słabych elektrolitów<br />

jest przykładem reakcji odwracalnej,<br />

która prowadzi do ustalenia się równowagi (...)<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

K w = [H + ] · [OH – ] = 10 –7 · 10 –7 = 10 –14<br />

główna część wykładu<br />

ważne wnioski, prawa oraz definicje sformułowane<br />

słownie lub za pomocą wzorów<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

interesujące informacje związane z treścią wykładu<br />

<br />

<br />

<br />

• dwie probówki;<br />

<br />

3 <br />

<br />

doświadczenia<br />

<br />

<br />

<br />

c 3 3 <br />

3 wody.<br />

+ ] =<br />

= c 1 –1 <br />

3 <br />

1000 cm 3 3 <br />

wzorcowo rozwiązane zadania<br />

PYTANIA I ZADANIA<br />

1. <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

zadania na zakończenie rozdziału<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

+ – + ] =<br />

– ] = 10 –7 mol/dm 3 + – <br />

+ – <br />

podsumowanie wiadomości – teoria<br />

ZADANIA<br />

1. 3<br />

3 <br />

<br />

<br />

3 <br />

<br />

<br />

ćwiczenie umiejętności – zadania


REAKCJE W ROZTWORACH<br />

• <br />

• <br />

• <br />

• <br />

• <br />

• <br />

• <br />


40. <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Woda destylowana zachowuje się jak izolator (p. doświadczenie Badanie przewodnictwa<br />

elektrycznego roztworów wodnych), z czego można wnioskować, że nie zawiera<br />

ona swobodnych jonów, zdolnych do przenoszenia ładunku elektrycznego. Jednak wiązania<br />

O–H w cząsteczkach H 2 O są dość silnie spolaryzowane i woda w pewnym, bardzo<br />

małym stopniu, dysocjuje zgodnie z równaniem:<br />

H 2 O H + + OH –<br />

Stężenie jonów H + jest w czystej wodzie równe stężeniu<br />

jonów OH – i w tempera turze 25°C (298 K) wynosi<br />

10 –7 mol/dm 3 .<br />

[H + ] = [OH – ] = 10 –7<br />

Dysocjacja elektrolityczna wody i słabych elektrolitów<br />

jest przykładem reakcji odwracalnej, która<br />

prowadzi do ustalenia się równowagi dynamicznej<br />

– z taką samą szybkością zachodzi rozpad cząsteczek<br />

na jony i ponowne łączenie się jonów w niezdysocjowane<br />

cząsteczki.<br />

Jednoczesny przebieg tych dwóch procesów symbolizują<br />

strzałki skierowane w przeciwne strony: ,<br />

które stosujemy w zapisie równań reakcji odwracalnych.<br />

Charakterystyczną cechą tego stanu równowagi<br />

jest stałość wartości iloczynu stężeń jonów H +<br />

i OH – . Jest on nazywany iloczynem jonowym wody<br />

i oznaczany symbolem K w .<br />

<br />

K w + – ] = 10 –7 · 10 –7 = 10 –14<br />

H 2 O<br />

jon H +<br />

jon OH –<br />

cząsteczka H 2 O<br />

<br />

<br />

+ – .<br />

20


-<br />

-<br />

+ 3 ,<br />

–7 3 + + <br />

<br />

<br />

Wobec tego<br />

pH czystej wody = –log [H + ] = 7.<br />

W tabeli 40.1 przedstawiono kolejne etapy przeliczania stężenia mocnego kwasu na pH<br />

roztworu.<br />

<br />

Kwas<br />

c a *<br />

[H + ]<br />

3 3 + ] <br />

HCl 0,1 0,1 (10 –1 ) –1 1<br />

HNO 3 0,0001 0,0001 (10 –4 ) –4 4<br />

H 2 SO 4 0,005 0,01 (10 –2 ) –2 2<br />

H 2 SO 4 0,001 0,002 (2 · 10 –3 ) –2,7** 2,7<br />

*c a – stężenie molowe kwasu, indeks „a” pochodzi od angielskiego acid (kwas).<br />

** Obliczone za pomocą kalkulatora.<br />

Mocne elektrolity są całkowicie zdysocjowane, więc w roztworze kwasu jednoprotonowego<br />

stężenie jonów wodoru jest równe stężeniu molowemu kwasu: [H + ] = c a , a w roztworze<br />

kwasu dwuprotonowego stężenie jonów wodoru jest dwa razy większe od stężenia<br />

molowego kwasu: [H + ] = 2 c a . Zatem im większe stężenie jonów wodoru, czyli im<br />

bardziej kwasowy roztwór, tym niższe jego pH.<br />

Stałość iloczynu jonowego wody K w = [H + ] · [OH – ] = 10 –14 powoduje, że stężenia jonów<br />

H + i OH – są ze sobą ściśle związane zależnością:<br />

[H<br />

+<br />

K<br />

−<br />

w 10 14<br />

]= = lub [OH<br />

− −<br />

[OH ] [OH ]<br />

−<br />

K<br />

−<br />

w 10 14<br />

]= =<br />

+ +<br />

[H ] [H ]<br />

Wykorzystanie właściwości logarytmów (log a · b = log a + log b) pozwala otrzymać<br />

wyrażenie:<br />

pK w = pH + pOH = 14<br />

Dzięki temu, że w roztworach wodnych stężenia jonów wodoru i jonów wodorotlenkowych<br />

są wzajemnie zależne, wartość pH może służyć do określania odczynu roztworów<br />

zarówno kwasów, jak i zasad.<br />

21


Stężenie, mol/dm 3<br />

10 0<br />

10 –1<br />

10 –2<br />

10 –3<br />

10 –4<br />

10 –5<br />

10 –6<br />

10 –7<br />

10 –8<br />

10 –9<br />

10 –10<br />

10 –11<br />

10 –12<br />

10 –13<br />

10 –14<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14<br />

pH<br />

+ – <br />

H +<br />

OH –<br />

<br />

c 1 3 i c 2 3 .<br />

– <br />

<br />

<br />

<br />

c 1 3 c 2 3<br />

– ] = c 1 3 – ] = c 2 3<br />

1 –1 2 –3 = 3<br />

1 1 2 2 = 14 – 3 = 11<br />

3 3 wy<br />

<br />

<br />

<br />

Skala pH dostosowana do wartości iloczynu jonowego wody ma zakres od 0 do 14.<br />

Wartość pH = 0 ([H + ] = 1 mol/dm 3 ) ma roztwór HCl o stężeniu 1 mol/dm 3 , a pH = 14<br />

([H + ] = 10 –14 mol/dm 3 ) ma roztwór NaOH o stężeniu 1 mol/dm 3 . (Kwas solny i zasada<br />

sodowa zostały tu podane przykładowo). Wartości pH roztworów mocnych kwasów<br />

i mocnych zasad o większych stężeniach leżą poza zakresem 0–14, np. pH roztworu<br />

HCl o stężeniu 5 mol/dm 3 wynosi –0,7, a pH roztworu NaOH o stężeniu 2 mol/dm 3 jest<br />

równe 14,3. W takich sytuacjach nie ma jednak sensu obliczanie pH: wystarczy podać<br />

stężenie jonów H + , a w stężonych roztworach mocnych zasad – stężenie jonów OH – .<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14<br />

odczyn kwasowy<br />

odczyn obojętny<br />

odczyn zasadowy<br />

<br />

22


Z właściwości logarytmu wynika, że różnica jednostki w wartości pH oznacza dziesięciokrotną<br />

zmianę stężenia jonów wodoru (oraz jonów wodorotlenkowych). Można to<br />

sprawdzić na poniższym przykładzie.<br />

<br />

c 3 3<br />

3 wody.<br />

+ ] = c <br />

1 –1 3 3 <br />

1 dm 3 <br />

c1 V1<br />

01<br />

c2<br />

= ⋅ 3 3<br />

0,1 mol/dm ⋅ , dm<br />

3<br />

=<br />

= 0,01 mol/dm<br />

V<br />

3<br />

2<br />

1dm<br />

2 <br />

<br />

Ta prosta zależność między rozcieńczaniem kwasu a zmianą jego pH nie dotyczy<br />

roztworów o odczynie bliskim obojętnego. Na przykład, gdy roztwór HCl o stężeniu<br />

10 –6 mol/dm 3 zostanie rozcieńczony stukrotnie, jego pH nie zmieni się z wartości 6<br />

na 8, bo rozcieńczanie kwasu nie może spowodować zmiany odczynu z kwasowego<br />

na zasadowy. Podczas obliczania pH bardzo rozcieńczonych roztworów kwasów lub<br />

zasad, w których stężenie jonów H + lub OH – jest mniejsze niż 10 –5 , trzeba uwzględniać<br />

dysocjację wody. Wartość pH opisanego roztworu, obliczona z uwzględnieniem dysocjacji<br />

wody, wyniesie 6,98, czyli będzie on miał odczyn prawie obojętny.<br />

<br />

Odczyn roztworu ma bardzo duże znaczenie, zarówno w procesach fizjologicznych<br />

czy rolnictwie, jak i w reakcjach chemicznych wykorzystywanych w przemyśle. Na przykład<br />

pH ludzkiej krwi wynosi 7,35–7,45 (odczyn bardzo słabo zasadowy) i odchylenia<br />

od tej wartości świadczą o stanie chorobowym.<br />

W celu kontrolowania odczynu roztworów stosuje się wskaźniki pH, czyli substancje,<br />

które zmieniają barwę przy określonym stężeniu jonów wodoru. Takie substancje występują<br />

w przyrodzie w kwiatach, warzywach lub owocach. Znanym przykładem jest barwnik<br />

obecny w czerwonej kapuście, należący do tzw. antocyjanów. W środowisku kwasowym<br />

ma on barwę czerwoną, w obojętnym – granatową, a w silnie zasadowym – żółtą.<br />

<br />

23


Wyraźnie zróżnicowane są też barwy przejściowe, dzięki czemu za pomocą tego wskaźnika<br />

można określić pH z dokładnością do 1 lub 2 jednostek, w przedziale ok. 1 – ok. 12.<br />

Wadą tego barwnika jest jego nietrwałość i z tego właśnie powodu nie jest on stosowany<br />

na szerszą skalę w laboratoriach.<br />

Wskaźniki pH są zwykle złożonymi związkami organicznymi o charakterze słabych<br />

kwasów, których formy – niezdysocjowana i zdysocjowana – mają różne barwy.<br />

HO<br />

O<br />

O –<br />

O<br />

C<br />

SO 3<br />

–<br />

+ OH –<br />

+ H +<br />

C<br />

SO 3<br />

–<br />

pH < 6,8<br />

forma o barwie żółtej<br />

<br />

pH > 8,4<br />

forma o barwie czerwonofioletowej<br />

Takimi wskaźnikami są też: fenoloftaleina, która barwi się na malinowo w roztworach<br />

o odczynie zasadowym, i oranż metylowy, który zmienia barwę z żółtopomarańczowej<br />

na czerwoną w roztworach o odczynie kwasowym.<br />

fenoloftaleina<br />

oranż metylowy<br />

+ OH –<br />

+ H + + OH –<br />

+ H +<br />

odczyn<br />

obojętny i kwasowy<br />

odczyn<br />

zasadowy<br />

odczyn<br />

kwasowy<br />

odczyn<br />

obojętny i zasadowy<br />

Obecnie w laboratoriach najczęściej stosuje się uniwersalne papierki wskaźnikowe,<br />

zwykle o barwie żółtopomarańczowej, które zawierają mieszaninę kilku<br />

różnych wskaźników pH. W środowisku kwasowym barwa papierka zmienia się<br />

24


na czerwoną, a w zasadowym na zieloną<br />

lub granatową.<br />

Skala pH umieszczona na opakowaniu<br />

pozwala oszacować wartość pH<br />

badanego roztworu z dokładnością<br />

do jednostki. Czasami stosuje się też<br />

dokładniejsze papierki wskaźnikowe<br />

o zawężonym zakresie pH (np. 6,0–<br />

8,0) o dokładności 0,5 jednostki pH<br />

lub mniej.<br />

a) b)<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

PODSUMOWANIE<br />

• <br />

+ <br />

• <br />

• <br />

<br />

PYTANIA I ZADANIA<br />

1. 3 <br />

<br />

<br />

3 <br />

3 <br />

<br />

2. 2 3 <br />

3. 3 <br />

3 3 <br />

<br />

<br />

25


41. <br />

• <br />

• <br />

• <br />

<br />

<br />

Rozpuszczony w wodzie chlorowodór jest całkowicie zdysocjowany na jony, ale w roztworach<br />

substancji kowalencyjnych całkowita dysocjacja jest raczej wyjątkiem niż regułą.<br />

Cząsteczki kwasów tlenowych, w tym również kwasów karboksylowych, są bardziej<br />

złożone, gdyż zawierają po kilka atomów różnych pierwiastków. W tych cząsteczkach<br />

wiązania między atomami tlenu i wodoru (O–H) są najsilniej spolaryzowane i one właśnie<br />

ulegają zerwaniu pod wpływem wody. Tylko nieliczne z tych kwasów stanowią mocne<br />

elektrolity, większość dysocjuje na jony w niewielkim stopniu.<br />

Moc tlenowych kwasów nieorganicznych zależy od różnych czynników, ale regułą jest,<br />

że wśród kwasów tworzonych przez dany niemetal najmocniejszy jest ten, w którym<br />

niemetal ma najwyższy stopień utlenienia. Na przykład kwas siarkowy(VI) jest znacznie<br />

mocniejszy od kwasu siarkowego(IV), kwas azotowy(V) od kwasu azotowego(III) itd.<br />

•Porównanie odczynu<br />

kwasu octowego<br />

i kwasu solnego<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

26


Kwasy wieloprotonowe mają w cząsteczce więcej niż jeden atom wodoru. Jeżeli kwas<br />

jest wieloprotonowy, tak jak np. H 3 PO 4 , dysocjacja zachodzi etapami:<br />

etap I H 3 PO 4 H + + H 2 PO 4<br />

–<br />

proton<br />

etap II H 2 PO 4<br />

–<br />

H + + HPO 4<br />

2–<br />

proton<br />

etap III HPO 4<br />

2–<br />

H + + PO 4<br />

3–<br />

proton<br />

anion diwodorofosforanowy<br />

anion wodorofosforanowy(V)<br />

anion fosforanowy(V)<br />

Oderwanie kationu H + od obojętnej cząsteczki jest łatwiejsze niż oderwanie go od anionu,<br />

dlatego dysocjacja na pierwszym etapie zachodzi w największym stopniu, a na następnych<br />

– w coraz mniejszym.<br />

Kwasami wieloprotonowymi są również niektóre wskaźniki pH. Jeżeli wskaźnik przyjmuje<br />

w roztworach o różnych odczynach więcej niż dwie barwy, to oznacza, że ulega<br />

kolejnym etapom dysocjacji. Barwnik czerwonej kapusty (p. s. 23) wyróżnia się szczególnie<br />

dużą liczbą barwnych odmian, gdyż w jego cząsteczce występuje kilka grup –OH<br />

zdolnych do odszczepienia jonu H + w odpowiednim środowisku.<br />

Aniony, które powstają w wyniku dysocjacji H 3 PO 4 , występują również w solach, dlatego<br />

oprócz fosforanów(V), takich jak Na 3 PO 4 , znane są także wodorofosforany(V):<br />

Na 2 HPO 4 , CaHPO 4 itp., oraz diwodorofosforany(V): KH 2 PO 4 , Ca(H 2 PO 4 ) 2 itp.<br />

Podczas rozpuszczania w wodzie wodorosole ulegają całkowitej dysocjacji na kationy metalu<br />

i aniony reszty kwasowej. Aniony te w niewielkim stopniu dysocjują i odszczepiają<br />

jony H + . Procesy towarzyszące rozpuszczaniu wodorofosforanu(V) sodu opisują równania:<br />

Na 2 HPO 4 2 Na + 2–<br />

+ HPO 4<br />

HPO 4<br />

2–<br />

H + + PO 4<br />

3–<br />

Inne kwasy wieloprotonowe też tworzą wodorosole, np. NaHCO 3 to wodorowęglan<br />

sodu (nazwa potoczna – soda oczyszczona).<br />

2 PO 4 <br />

27


W celu ilościowego określenia, jak wiele cząsteczek w roztworze ulega rozpadowi<br />

na jony, stosuje się stopień dysocjacji, oznaczany symbolem α.<br />

<br />

<br />

Stopień dysocjacji może być podawany jako ułamek lub wyrażany w procentach.<br />

W przypadku jednoprotonowego kwasu opisuje go wzór:<br />

+ +<br />

[H ]<br />

[H ]<br />

α= lub α= ⋅100%<br />

ca<br />

ca<br />

gdzie:<br />

[H + ] – stężenie molowe jonów wodoru równe stężeniu kwasu, który uległ dysocjacji;<br />

c a – całkowite stężenie molowe kwasu (indeks „a” pochodzi od angielskiego acid – kwas).<br />

a) b)<br />

+<br />

–<br />

+<br />

+<br />

–<br />

–<br />

+<br />

–<br />

+<br />

–<br />

+<br />

+<br />

–<br />

+ <br />

–<br />

–<br />

+<br />

kwas solny<br />

HCl<br />

c = 1 mol/dm3<br />

kwas octowy<br />

CH3COOH<br />

c = 1 mol/dm3<br />

<br />

c 3 <br />

Stopień dysocjacji słabej zasady jednowodorotlenkowej opisuje analogiczny wzór:<br />

28<br />

−<br />

[ OH ]<br />

[ OH ]<br />

α= lub α= ⋅100%<br />

c<br />

c<br />

b<br />

gdzie:<br />

[OH – ] – stężenie molowe jonów wodorotlenkowych równe stężeniu zasady, która uległa<br />

dysocjacji;<br />

c b – całkowite stężenie molowe zasady (indeks „b” pochodzi od angielskiego base<br />

– zasada).<br />

b<br />


3 .<br />

+<br />

+<br />

[H ]<br />

[H ]<br />

α= ⋅100% c<br />

c a<br />

= ⋅<br />

a<br />

α 100%<br />

3<br />

0,2 mol/dm<br />

3<br />

c a<br />

= ⋅100%<br />

= 2,5 mol/dm<br />

8%<br />

3 <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

O<br />

O<br />

O<br />

O<br />

2– 2–<br />

O<br />

S<br />

S<br />

O<br />

O<br />

O<br />

O<br />

O<br />

2–<br />

O<br />

O<br />

O<br />

S<br />

O<br />

O<br />

O<br />

O<br />

2–<br />

O<br />

S<br />

O<br />

O<br />

2–<br />

O<br />

S<br />

O<br />

S<br />

O<br />

2–<br />

O<br />

S<br />

O<br />

2– 2–<br />

O<br />

O<br />

O<br />

S<br />

O<br />

S<br />

O<br />

O<br />

O<br />

2–<br />

O<br />

3<br />

2–<br />

4<br />

2–<br />

PODSUMOWANIE<br />

• <br />

<br />

• <br />

• <br />

<br />

• <br />

PYTANIA I ZADANIA<br />

1. <br />

2. <br />

<br />

3. + <br />

3 <br />

29


42. <br />

• <br />

• <br />

• <br />

<br />

<br />

<br />

W reakcjach zachodzących w roztworach wodnych zwykle biorą udział jony. Z tego<br />

względu jonowy zapis równań reakcji często lepiej odzwierciedla istotę tych procesów.<br />

Wzory substancji niezdysocjowanych lub trudno rozpuszczalnych zapisujemy w formie<br />

cząsteczkowej, a tych, które dysocjują, w formie jonowej. Wydzielający się gaz powinien<br />

być oznaczony strzałką skierowaną do góry, a strącający się osad – strzałką skierowaną<br />

w dół. Przy symbolach jonów należałoby umieszczać indeksy (aq) w celu podkreślenia,<br />

że jony są hydratowane, czyli otoczone cząsteczkami wody, podobnie jak przy symbolach<br />

lub wzorach substancji stałych czasem umieszcza się indeks (s). Na przykład reakcję,<br />

która zachodzi po wprowadzeniu metalicznego cynku do roztworu zawierającego<br />

jony miedzi, można opisać równaniem:<br />

30<br />

Zn (s) + Cu 2 (a + q) Zn 2 (a + q) + Cu (s)<br />

W praktyce jednak najczęściej stosuje się uproszczony zapis, z pominięciem tych<br />

indeksów:<br />

Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu<br />

<br />

Laboratoryjna metoda otrzymywania wodoru polega na działaniu kwasem solnym<br />

na metaliczny cynk. Z cząsteczkowego zapisu równania tej reakcji:<br />

Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2<br />

<br />

nie wynika, czy polega ona na oddziaływaniu atomów cynku z atomami (lub jonami)<br />

wodoru, czy z resztą kwasową tego kwasu. Jeżeli natomiast substancje zdysocjowane<br />

przedstawi się w formie jonowej:<br />

Zn + 2 H + + 2 Cl – Zn 2+ + 2 Cl – + H 2<br />

<br />

to można zaobserwować, że jony chlorkowe nie biorą udziału w tej reakcji i poprawny<br />

będzie zapis skrócony:<br />

Zn + 2 H + Zn 2+ + H 2


Innym przykładem reakcji, w której wydziela się gaz, jest działanie mocnego kwasu<br />

na sól słabego i nietrwałego lub lotnego kwasu. Takimi solami są np. węglan, siarczan(IV)<br />

lub siarczek sodu. Przeprowadźcie takie doświadczenie z udziałem węglanu<br />

sodu.<br />

<br />

<br />

• dwie probówki;<br />

H 2 SO 4<br />

<br />

<br />

<br />

3 wody<br />

<br />

Na<br />

<br />

2 CO 3<br />

<br />

3 <br />

<br />

3 <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

W przeprowadzonym doświadczeniu zaszła reakcja opisana równaniem:<br />

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2<br />

<br />

które możemy przedstawić w formie jonowej:<br />

2 Na + + CO 3 2– + 2 H + + SO 4<br />

2–<br />

2 Na + + SO 4 2– + H 2 O + CO 2<br />

<br />

Taki zapis równania reakcji pokazuje, że ani kationy metalu, ani aniony reszty kwasowej<br />

nie biorą w niej udziału. Dlatego nie ma znaczenia, który z wymienionych węglanów<br />

oraz kwasów został użyty w doświadczeniu. Istotę tej reakcji oddaje równanie zapisane<br />

w formie skróconej jonowej:<br />

CO 3 2– + 2 H + H 2 O + CO 2<br />

<br />

Znajomość rzeczywistego przebiegu reakcji chemicznych jest niezbędna do poprawnego<br />

projektowania doświadczeń. Na przykład znana jest metoda laboratoryjnego otrzymywania<br />

gazowego HCl przez wypieranie go z NaCl za pomocą H 2 SO 4 .<br />

31


Trzeba jednak wziąć pod uwagę, że taka reakcja nie zajdzie, jeżeli użyjemy roztworu<br />

NaCl i roztworu H 2 SO 4 . Otrzymamy wtedy mieszaninę zawierającą jony: Na + , H + , Cl –<br />

i SO 2– 4 . Dopiero kiedy podziałamy stężonym H 2 SO 4 na stały chlorek sodu, w reakcji<br />

wydzieli się gazowy chlorowodór.<br />

<br />

Reakcja zobojętniania nazywana też neutralizacją ma duże znaczenie w przemyśle chemicznym<br />

i w różnych dziedzinach życia. Na przykład ogrodnicy neutralizują zbyt kwaśne<br />

lub zbyt alkaliczne gleby, żeby dostosować ich odczyn do potrzeb danych upraw.<br />

Osoby cierpiące na nadkwasotę przyjmują leki, które zobojętniają wydzielający się<br />

w nadmiarze sok żołądkowy.<br />

Prowadząc reakcje zobojętnia w laboratorium dodajemy kwas do roztworu zasady lub<br />

zasadę do roztworu kwasu, ale konieczne jest przy tym użycie wskaźnika pH, który pokaże,<br />

czy cel został osiągnięty. Jeżeli dodamy zbyt małą lub zbyt dużą ilość odczynnika,<br />

nie otrzymany obojętnego roztworu.<br />

Przeprowadźcie takie doświadczenie.<br />

<br />

<br />

kwas 1 2 3<br />

• dwie probówki;<br />

<br />

<br />

<br />

2 ;<br />

zasada<br />

aa<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

3 <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

+ <br />

Zmiana zabarwienia wskaźnika świadczy o zmianie odczynu roztworu, a to jest związane<br />

z zajściem reakcji chemicznych.<br />

32


Reakcje przebiegające w przeprowadzonym doświadczeniu można opisać równaniami<br />

w formie cząsteczkowej, np.:<br />

NaOH + HNO 3 NaNO 3 + H 2 O<br />

oraz Ca(OH) 2 + 2 HCl CaCl 2 + 2 H 2 O<br />

Jednak zapis jonowy lepiej pokazuje, co naprawdę dzieje się podczas mieszania roztworów<br />

kwasów i zasad. W doświadczeniu były stosowane mocne kwasy i mocne zasady,<br />

przedstawiamy je więc w formie zdysocjowanej:<br />

Na + + OH – + H + + NO 3<br />

–<br />

Na + + NO 3 – + H 2 O<br />

i Ca 2+ + 2 OH – + 2 H + + 2 Cl – Ca 2+ + 2 Cl – + 2 H 2 O<br />

Gdy pominiemy jony, które powtarzają się po obu stronach równań, otrzymujemy bardzo<br />

proste równania:<br />

OH – + H + H 2 O<br />

i 2 OH – + 2 H + 2 H 2 O<br />

co po skróceniu daje OH – + H +<br />

H 2 O<br />

Widać więc, że reakcja zobojętniania polega na łączeniu się jonów wodoru i jonów wodorotlenkowych<br />

w niezdysocjowane cząsteczki wody, a rodzaj kwasu lub zasady nie ma<br />

znaczenia. Oczywiście od użytego kwasu i zasady zależy, jaka sól po zobojętnieniu pozostanie<br />

w postaci jonów w roztworze. W celu wydzielenia soli, należy odparować wodę.<br />

<br />

Reakcje strąceniowe służą do otrzymywania trudno rozpuszczalnych w wodzie soli<br />

i wodorotlenków metali. W celu przeprowadzenia tego typu reakcji należy dobrać takie<br />

rozpuszczalne reagenty, żeby po zmieszaniu ich roztworów jeden z produktów się strącił,<br />

a drugi pozostał w roztworze.<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Cu 2+ + 2 OH – Cu(OH) 2<br />

<br />

4 <br />

<br />

Uwaga:<br />

<br />

2 i BaSO 4 <br />

33


3 <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

2+ <br />

<br />

W analogiczny sposób można otrzymać różne trudno rozpuszczalne sole. Należy tylko<br />

pamiętać, żeby sole użyte do reakcji były rozpuszczalne w wodzie, natomiast spośród<br />

powstających produktów jeden musi się strącać, a drugi pozostawać w roztworze.<br />

Jeżeli po zmieszaniu roztworów soli nie strąca się osad, oznacza to, że prawdopodobnie<br />

nie zaszła żadna reakcja. Na przykład, gdy do roztworu siarczanu(VI) sodu<br />

dodamy roztwór chlorku potasu, otrzymamy mieszaninę jonów: Na + , SO 4 2– , K + , Cl – ,<br />

więc nie można powiedzieć, że w wyniku reakcji powstała nowa sól.<br />

<br />

roztwór<br />

soli<br />

zasada<br />

<br />

sól<br />

1 2 3<br />

• trzy probówki;<br />

<br />

2 3 <br />

<br />

<br />

sól<br />

<br />

<br />

<br />

3<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

34


2+ i Zn 2+ <br />

<br />

<br />

2 <br />

Cu 2+ + H 2 S CuS + 2 H +<br />

<br />

<br />

2– <br />

Zn 2+ + S 2– ZnS<br />

<br />

<br />

ZnS<br />

PODSUMOWANIE<br />

• <br />

<br />

• <br />

<br />

• + – <br />

• <br />

<br />

PYTANIA I ZADANIA<br />

1. <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

2. <br />

3. <br />

<br />

35


+ – <br />

+ – ] = 10 –7 mol/dm 3 + – <br />

+ – <br />

+ ]<br />

<br />

<br />

<br />

HCl, c a = 1 mol/dm 3 NaCl NaOH, c b = 1 mol/dm 3<br />

+ – <br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

oranż metylowy<br />

papierek uniwersalny<br />

fenoloftaleina<br />

<br />

<br />

<br />

H 2 S, CH 3 COOH, H 2 SO 3 H 3 PO 4 HCl, NaOH, NaCl<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

36


+ +<br />

[ H ] [ H ]<br />

[ OH ] [ OH ]<br />

α= lub α= ⋅100%<br />

α= lub α= ⋅100%<br />

c<br />

c<br />

c<br />

c<br />

a<br />

a<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

zobojętnianie<br />

b<br />

−<br />

b<br />

−<br />

H + + Cl – + K + + OH – H 2 O + Cl – + K + H + + OH – H 2 O<br />

strącanie osadu<br />

Ca 2+ + 2 Cl – + 2 Na + + CO 3<br />

2–<br />

CaCO 3 + 2 Na + + 2 Cl – Ca 2+ + CO 3<br />

2–<br />

CaCO 3 <br />

<br />

– <br />

<br />

<br />

3 PO 4 3<br />

wzór wzór <br />

NaH 2 PO 4<br />

diwodorofosforan(V)<br />

sodu<br />

Al(OH) 2 Cl<br />

chlorek<br />

dihydroksoglinu<br />

CaHPO 4<br />

wodorofosforan(V)<br />

wapnia<br />

Al(OH)(NO 3 ) 2<br />

azotan(V)<br />

hydroksoglinu<br />

37


+ – <br />

Na 2 S 2 Na + + S 2– FeCl 3 Fe 3+ + 3 Cl –<br />

<br />

<br />

roztworu<br />

<br />

<br />

roztworu<br />

S 2– + H 2 O HS – + OH – zasadowy Fe 3+ + H 2 O Fe(OH) 2+ + H + kwasowy<br />

<br />

Słaby kwas Słaba zasada<br />

CH 3 COOH CH 3 COO – + H + NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH –<br />

<br />

<br />

K<br />

– + + 2<br />

[CH3COO ] [H ] [H ]<br />

Ka<br />

<br />

<br />

[CH COOH] [CH COOH]<br />

3 3<br />

2<br />

c<br />

K <br />

1 <br />

+ – – 2<br />

[NH<br />

4<br />

] [OH ] [OH ]<br />

K<br />

b<br />

<br />

<br />

[NH ] [NH ]<br />

3 3<br />

<br />

<br />

wzorów<br />

c/K³ 400 lub < 0,05<br />

+ 2<br />

<br />

[H ]<br />

+<br />

H + – Ka [H ] <br />

c<br />

a<br />

K c<br />

a a<br />

b<br />

– 2<br />

[OH ]<br />

Kb<br />

c<br />

–<br />

[OH ] <br />

K c<br />

b b<br />

<br />

2<br />

K c Kc<br />

<br />

Nazwa Kwasy Zasady Amfiproty<br />

donory protonów akceptory protonów donory lub akceptory protonów<br />

HCl, H 3 O + , NH 4<br />

+<br />

OH – , NH 3 , S2– , PO 4<br />

3–<br />

H 2 O, HCO 3 – , HS – , HPO 4<br />

2–<br />

– 2– 2 – 4 + 3<br />

K a · K K w<br />

<br />

AgCl Ag + + Cl – PbCl 2 Pb 2+ + 2 Cl –<br />

K SO = [Ag + ] · [Cl – ] K SO = [Pb 2+ ] · [Cl – ] 2<br />

K SO<br />

S<br />

K SO = S 2 K SO = 4S 3<br />

Ogólnie dla substancji A x B y : , K SO = x x · y y · S x+y<br />

38


ZADANIA<br />

1. 3 <br />

3 <br />

<br />

do 1 mol/dm 3 <br />

<br />

<br />

-<br />

<br />

2. 3 <br />

<br />

3 <br />

<br />

3 <br />

-<br />

<br />

3. <br />

<br />

1<br />

2<br />

NaNO 2(aq)<br />

NH 4 Cl (aq)<br />

3<br />

BaBr 2(aq)<br />

<br />

-<br />

<br />

4. 2 <br />

2– <br />

-<br />

2– <br />

5. <br />

+ <br />

<br />

<br />

<br />

ca<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

6. <br />

4 P 2 O 7 <br />

<br />

<br />

39


ZADANIA<br />

7. 2 3 <br />

+ 3 2– 3 <br />

2 A.<br />

1 i 2 <br />

8. <br />

3 4 2 2 .<br />

<br />

9. 3 <br />

<br />

<br />

<br />

2 2 SO 4 <br />

10. <br />

<br />

1<br />

2<br />

Na 2 CO 3(aq)<br />

NH 4 Cl (aq)<br />

3<br />

HBr (aq)<br />

<br />

<br />

<br />

11. <br />

<br />

<br />

3 4 2 3 4 3 4 2<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

Nr<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

w roztworze<br />

<br />

1 rozpuszcza się żółta<br />

2 nie rozpuszcza się –<br />

rozpuszcza się z wydzieleniem<br />

gazu<br />

3 rozpuszcza się niebieska<br />

40


TABELE<br />

<br />

Wzór kwasu K a<br />

K a<br />

K a <br />

HF K a = 3,5 · 10 –4 3,45<br />

HCl K a = 1 · 10 7 –7<br />

HBr K a = 1 · 10 9 –9<br />

HI K a = 1 · 10 11 –11<br />

HCN K a = 4,9 · 10 –10 9,31<br />

HClO K a = 3,0 · 10 –8 7,53<br />

HClO 4 K a = 1 · 10 11 –11<br />

HBrO K a = 2,0 · 10 –9 8,69<br />

K<br />

H 2 CO a1 = 4,5 · 10 –7<br />

6,35<br />

3<br />

K a2 = 4,7 · 10 –11 10,33<br />

K a1 = 7,5 · 10 –3<br />

2,12<br />

H 3 PO 4 K a2 = 6,3 · 10 –8<br />

7,20<br />

K a3 = 1,3 · 10 –12 11,89<br />

K<br />

H 2 S<br />

a1 = 6,0 · 10 –8<br />

7,22<br />

K a2 = 1,0 · 10 –14 14,00<br />

K<br />

H 2 SO a1 = 1,6 · 10 –2<br />

1,80<br />

3<br />

K a2 = 6,3 · 10 –8 7,20<br />

HCOOH K a = 1,8 · 10 –4 3,75<br />

CH 3 COOH K a = 1,8 · 10 –5 4,75<br />

Kwas szczawiowy K a = 5,9 · 10 –2 1,23<br />

Fenol K a = 1,3 · 10 –10 9,89<br />

<br />

K <br />

K <br />

K <br />

NH 3 K b = 1,8 · 10 –5 4,75<br />

Metyloamina K b = 4,5 · 10 –4 3,34<br />

Dimetyloamina K b = 5,3 · 10 –4 3,28<br />

Trimetyloamina K b = 5,9 · 10 –4 3,23<br />

41


Okładka: (kolorowe dymy) Erich Schrempp/Science Source/Diomedia<br />

Strona działowa: s. 19 (Yellowstone) Matt Champlin/Getty Images<br />

Tekst główny: s. 20 (wskaźniki pH) Bjoern Wylezich/Shutterstock.com, (butelka z wodą) Wojciech Wójtowicz/WSiP;<br />

s. 23 (11 kolbek z kolorowymi cieczami) Science Photo Library; s. 24 (2 kolby) Africa Studio/Shutterstock.com, (4 zlewki)<br />

TARIK KIZILKAYA/istockphoto.com/Getty Images; s. 25 (2 opakowania z papierkami wskaźnikowymi) Małgorzata<br />

Jelińska-Kazimierczuk, (pehametr) Wojciech Wójtowicz/WSiP; s. 26 (kolby stożkowe – jedna z pomarańczową cieczą)<br />

ElementalImaging/istockphoto.com/Getty Images, (porównanie odczynu kwasu octowego i kwasu solnego) Wojciech<br />

Wójtowicz/WSiP; s. 27 (akwarium) Yo Choowa/Shutterstock.com; s. 28 (2 butelki z kwasami) Wojciech Wójtowicz/<br />

WSiP; s. 30 (dyfuzja różowej cieczy) IanRedding/Shutterstock.com; s. 31 (2 butelki i probówka z łuczywem) Piotr Kubat/<br />

WSiP; s. 32 (3 probówki) Wojciech Wójtowicz/WSiP; s. 34 (4 probówki) Wojciech Wójtowicz/WSiP; s. 35 (2 probówki)<br />

Wojciech Wójtowicz/WSiP; s. 36 (9 probówek) Wojciech Wójtowicz/WSiP; s. 37 (zobojętnianie; strącanie osadu) Piotr<br />

Kubat/WSiP<br />

Pozostałe ilustracje: Verde, Kraków<br />

Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne oświadczają, że podjęły starania mające na celu dotarcie do właścicieli i dysponentów praw autorskich<br />

wszystkich zamieszczonych utworów. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, przytaczając w celach dydaktycznych utwory lub<br />

fragmenty, postępują zgodnie z art. 27 1 ustawy o prawie autorskim. Jednocześnie Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne oświadczają, że<br />

są jedynym podmiotem właściwym do kontaktu autorów tych utworów lub innych podmiotów uprawnionych w wypadkach, w których<br />

twórcy przysługuje prawo do wynagrodzenia.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!