Wybrane Zastosowania Chemii . 1)Metale Powszechnego Użytku . a) Glin b)Miedź c)Żelazo d)Srebro i Rtęć 2) Kwas Azotowy(V) – Zastosowanie i zagrożenia 3)Słodycze a dieta 4)Chemia a Medycyna a)Cholesterol i błonnik w naszym organiźmie b)Leki przeciwbólowe 5)Od Piasku do Światłowodu 6)Włókna i tworzywa syntetyczne 7)Barwy, barwnik i barwienie 8)Substancje dodawane do żywności 9)Twardość wody

Metale Powszechnego Użytku Glin : Właściwości Chemiczne : Glin jest trzecim najpowszechniej występującym pierwiastkiem na powierzchni Ziemi. Jest bardzo lekkim i miękkim metalem, dobrze przewodzącym prąd. Jest reaktywny i reaguje z wodą/kwasami/zasadami. Przedmiot wykonany z tego pierwiastka to – Aluminium.

Tlenek Glinu Al2O3 jest jednym z najtrwalszych tlenków – jego cienka warstwa doskonale izoluje metal od wpływu czynników zewnętrznych. Zjawisko pokrywania się metalu warstwą trwałego tlenku izolującego ten metal od czynników zewnętrznych nosi nazwę – PASYWACJI. Znany stop Glinu : Duraluminium - zawiera około 2% miedzi , 2 % magnezu oraz domieszki krzemu i manganu. Wykonujemy z niego ramy okienne , meble , a także elementy konstrukcji metalowych . Surowiec do otrzymywania aluminium to Boksyt – Ruda zawierająca uwodniony tlenek glinu . Boksyt

Otrzymywanie Glinu : Al2O3 2 Al3+ + 3O2- Obecnie glin otrzymujemy elektrolitycznie na drodze elektrolizy stopionego tlenku glinu. Metoda ta polega na tym, że rozdrobniony tlenek glinu wymieszany z kriolitem umieszcza się w żelaznych naczyniach i ogrzewa się do temperatury około 1000 O C w której następuje stopienie się mieszaniny . Ogrzany tlenek Glinu ulega dysocjacji termicznej na jony tlenkowe O2- i jony glinu Al3+ następująco : Al2O3 2 Al3+ + 3O2- Żelazne naczynie spełnia rolę katody . Jony glinu przemieszcza się w stronę ścianek naczynia na których następuje redukcja jonów Al3+ do metalicznego glinu : Al3+ + 3e-  Al Stopiony glin osadza się na dnie naczynia, natomiast jony tlenkowe ulegają procesowi utlenienia na wsuniętych od góry anodach grafitowych . 2 O2-  O2 + 4 e- Sumarycznie równanie reakcji elektrolizy możemy zapisać następująco : 2 AL2O3 4 Al + 3 O2

Miedź : To pierwiastek chemiczny, z grupy metali przejściowych układu okresowego. Nazwa miedzi po łacinie (a za nią także w wielu innych językach, w tym angielskim) pochodzi od Cypru, gdzie w starożytności wydobywano ten metal. Początkowo nazywano go metalem cypryjskim (łac. cyprum aes), a następnie cuprum. Posiada 26 izotopów z przedziału mas 55-80. Trwałe są tylko dwa: 63 i 65. Jest metalem półszlachetnym. W przyrodzie występuje w rudach miedzi i dużo rzadziej w stanie rodzimym to znaczy w postaci czystego pierwiastka . Ruda miedzi zawiera najczęściej Siarczek miedzi Cu2S . Minerałami zawierającymi miedź są także Malachit oraz turkus – oba po wypolerowaniu wykorzystujemy w jubilerstwie . Malachit >

Miedź znano już w starożytnośći ! Występowała częsciej w stanie rodzimym. Był to główny metal użytkowy aż do późnego sredniowiecza , wielką Popularnością cieszył się głównie Brąz . W obecnych czasach ustępuje tylko Żelazu i Aluminium. Otrzymywanie : Aby otrzymać miedź ogrzewa się rozdrobniony kruszec zawierający najczęściej siarczek miedzi ( I ) Przy dobrym dostępnie powietrza : 2 Cu2S + 3 O2  2 Cu2O + 2 SO2 Powyższy proces przerywa się po pewnym czasie i mieszaninę postałego tlenku miedzi i siarczku praży się dalej już bez dostępu powietrza. Zachodzi wtedy proces redukcji tlenku miedzi. I siarczku miedzi do metalicznej miedzi. 2 Cu2O + Cu2S  6 Cu + SO2 Otrzymana w ten sposób surowa miedź zawiera około 1% zanieczyszczeń i nie nadaje się do celów elektrotechnicznych gdyż nawet nie wielkie domieszki innych metali znacznie obniżają jej przewodnictwo . Taką miedź poddaje się dalej oczyszczaniu Najbardziej powszechną metodą oczyszczania miedzi jest metoda elektrolityczna . W dużych wannach wypełnionych roztworem siarczanu VI miedzi II umieszcza się bloki zanieczyszczonej miedzi i cienkie blachy miedzi elektrolitycznie oczyszczonej.

Jak wiemy – podczas przeprowadzania elektrolizy z zastosowaniem anody zbudowanej z metalu który w danym procesie ulega redukcji katodowej, następuje przechodzenie jonów metalu z anody do roztworu i równolegle zachodzi redukcja tych jonów na katodzie . Dla Miedzi proces elektrolizy zapiszemy w następujący sposób : Katoda : Cu2+ +2 e-  Cu Anod : Cu  Cu2+ + 2 e- Miedź jest składnikiem wielu stopów . Dwa główne to Brąz i Mosiądz. Brąz – Jest stopem zawierającym miedź i cynę zmieszane w różnych proporcjach, występując w licznych odmianach . Jest bardzo twardy Mosiądz - Stop miedzi i cynku - mający złocistą barwę i jest stosowany do wyrobu części maszyn armatury oraz przedmiotów ozdobych .  Brąz Mosiądz  Warto zapamiętać ! : Pierwiastki takie jak miedź których obecność w (ilościach śladowych), jest niezbędna do życia, nazywają się Mikroelementami.

Żelazo

Żelazo . Odkryto je znacznie później niż miedź pomimo jej większego rozpowszechnienia . Również od starożytności zaczęto produkcję materiałów z Żelaza ze względu na jego wysoką jakość i twardość. Trochę o właściwościach Żelaza : Jest dość ciężkim metalem. Nie zbyt Twardym. Posiada formy alotropowe. Wrażliwy na działanie pola magnetycznego . W niższych temperaturach tworzy odmianę alotropową będącą Ferromagnetykiem – kryształem zbudowanym z maleńkich domen magnetycznych. Reaguje z kwasami nieutleniającymi a w kwasach utleniających – podobnie jak glin ulega pasywacji. Jony Fe wchodzą w skład Hemoglobiny – Dzienne zapotrzebowanie czlowieka na Fe = ~20 miligramów. Najwięcej tego pierwiastka znajdziemy w mięsie owocach i warzywach .

Ogromne zastosowanie Żelaza : Fe ma ogromne zastosowanie. Żeliwo – Żelazo z domieszką Węgla służy do wyrobu tanich odlewów będących korpusami maszyn. Często z niego wyrabiane są kaloryfery i wanny. Stal – Żelazo zawierające ściśle określoną ilość węgla oraz domieszki innych uszlachetniających metali jest stosowana zarówno do produkcji maszyn przemysłowych oraz przedmiotów codziennego użytku . Stal otrzymujemy w 2 etapach : Przetwarzaniu rudy żelaza w tzw. Surówkę . – ( Stal z dużą ilością węgla) 2) Przerabianiu surówki w stal. 1)Wielki piec : miejsce wyrobu Surówki Przez tzw. Gardziel wprowadza się koks i rudę. Do rudy dodaje się topniki – obniżające temp. Calej mieszaniny. Przy okazji usuwają część zanieczyszczonej rudy. 2) Powietrze potrzebne do spalenia koksu – mające około 1000oC – ułatwia utrzymanie temperatury wewnątrz pieca.

Położony niżej koks spala się do tlenku węgla II – CO , który wędruje wyżej do pieca redukująć rudę utleniając do CO2 . CO + 3 Fe2O3  2 Fe3O4 +CO2 CO + Fe3O4  3 FeO + CO2 CO + FeO  Fe + CO2 Wytworzenie Stali z Surówki polega na usunięciu pewnej ilości węgla i dodaniu metali mających podnieść jakość stali. Wyroby z Żelaza. Stal.

Srebro i Rtęć

SREBRO Srebro (Ag, łac. argentum) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Jest srebrzystobiałym metalem, o największej przewodności elektrycznej i termicznej. W przyrodzie występuje w stanie wolnym, a także w minerałach, takich jak argentyt. Większość wydobywanego srebra występuje jako domieszka rud miedzi, złota, ołowiu i cynku. Występuje w złożach głównie w postaci siarczku srebra Ag2S – zwanym Argentytem. Można spotkać Srebro rodzime. Przez Stulecia wytwarzano z niego Monety i Biżuterię. Metal o stosunkowo niskiej temp. Topnienia - ~1000 o C. Nie ulega korozji . Posiada Ładny połysk. Reaguje z kwasami utleniającymi np. : Kwasem Azotowym V 3 Ag + 4 HNO3  3 Ag NO3 + NO + 2 H2O RTĘĆ Rtęć - pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym (uznana za pierwiastek przez Lavoisiera). Rtęć jest jedynym metalem występującym w warunkach normalnych w stanie ciekłym. Ponieważ rtęć jest cieczą – przez długi okres czasu nie była uznawana za metal . Jej wyjątkowo duża gęstość powoduje – ze przedmioty o bardzo dużej wadze utrzymują się na jej powierzchni. Jest wykorzystywana do dnia dzisiejszego – m. in. do napełniania termometrów czy barometrów. Jest także w składzie Baterii używanych na co dzień. Na skalę przemysłową wykorzystuję się ją jako elektrodę podczas otrzymywania wodorotlenku sodu metodą elektrolizy wodnego roztworu Chlorku Sodu. Otrzymujemy ją z siarczku: HgS + O2  Hg + SO2

Kwas Azotowy ( V ) Jak otrzymujemy Kwas azotowy ( V ) ? Kwas azotowy(V) (kwas azotowy), HNO3 – nieorganiczny związek chemiczny, jeden z najsilniejszych kwasów tlenowych. Wytwarza się go przez katalityczne utlenianie amoniaku, zgodnie z równaniem : 4 NH3 + 5 O2  4NO + 6 H2O Powstający tlenek azotu (II) na powietrzu utlenia się do tlenku azotu ( IV) : NO + O2  2NO2 Tlenek azotu ( IV ) zostaje pochłonięty w wodzie, tworząc początkowo mieszaninę kwasu azotowego(III) I azotowego ( V ) : 2 NO2 + H20  HNO3 + HNO2 Kwas azotowy (III) jest jednak bardzo nietrwały i podczas zatężania rozkłada się z wydzieleniem tlenku azotu ( II ) Ogólnie reakcję otrzymywania kwasu azotowego (V) z tlenku azotu ( IV ) można zapisać : 3 NO2 + H20  2 HNO3 + NO ^

Zastosowanie Kwasu Azotowego ( V ) Ludzie od wieków wykorzystywali sole tego kwasu – m . In. Do użyźniania gleb. Azotan (V) sodu znany jest pod nazwą zwyczajową – Saletrą Chilijską , a azotan ( V ) potasu – jako – Saletra Potasowa. Obecnie 90 % produkcji kwasu azotowego (V) przeznacza się na wyroby nawozów, 9 % na wytwarzanie materiałów wybuchowych . 1 % pozostaje przemysłowi Farmaceutycznemu. Azotany znajdujące się w glebie częściowo pochłaniane są przez rośliny a częściowo przedostają się do rzek i wód gruntowych. Bardzo ważna jest jego kontrola w spożywanych posiłkach - Światowa organizacja zdrowia – WHO – ustaliła dopuszczalny poziom w wodzie pitnej na 50 mg/ dm3 . Saletry – to sole kwasu azotowego (V) i metali takich jak Na , Ca , K . Podczas gdy poziom azotanu jest zbyt duży w wodzie, należy ją oczyszczać. Wyróżniamy 2 metody oczyszczania wód : Oczyszczanie Mechaniczne Oczyszczanie Biologiczne

Poza wodą pitną głównym źródłem azotanów są dla człowieka warzywa. Polska norma przewiduje , że zawartość KNO3 nie powinna przekraczać 2000 mg na kilogram warzywa podczas gdy niektóre warzywa takie jak rzodkiewka czy sałata zawierają do 5000 mg/kg. Oprócz w warzywach, azotany znajdziemy również w szynkach – gdyż są one wymagane do ich konserw. Wszystko związane ze spożywaniem przez nas azotanów jest zależne od naszej diety. Czemu spożywanie nadmiernej ilości Azotanów jest nie zdrowe ? Same sole azotanowe nie są nie zdrowe – organizm ludzki sam musi je wytwarzać – przetwarzając je na aminokwasy , lecz groźne są produkty ich rozkładu : azotany III , nitrozoaminy - które są rakotwórcze.

Słodycze a Dieta. Cukier jest pojęciem dość szerokim . Obejmuje dużą grupę związków. Ale czy cukier jest zdrowy? Od kiedy znany jest cukier ? Czym ludzie dawniej słodzili potrawy? Otrzymywanie cukru z trzciny cukrowej było jedną z najbardziej popularnych metod. Ta metoda jest znana w Europie od wczesnego średniowiecza . Był to produkt bardzo drogi, nie liczni mogli go używać . Bardziej popularny był wówczas – miód. Dopiero na przełomie wieku XVIII I XIX odkryto, że można hodować rośliny wytwarzające cukier w chłodniejszych klimatach . Tymi roślinami były pewne odmiany Buraków – Buraki Cukrowe . Do dnia dzisiejszego – cukier produkujemy głownie z buraków cukrowych . \/,  Trzcina Cukrowa

Cukier otrzymywany przemysłowo z buraków jest sacharozą – dwucukrem . Jest słodszy w smaku od glukozy ale mniej słodki od fruktozy- cukru prostego, tworzący cząsteczkę sacharozy. W organizmie człowieka utrzymuje się stały poziom glukozy . Stanowi ona podstawowe źródło energii. Jest zamieniana na energię dzięki takim procesom jak Glikoliza , Cykl Krebsa i Utlenianie Końcowe . Nadwyżka cukru magazynowana jest w wątrobie w postaci glikogenu. Problem pojawia się u ludzi gdy następuje problem w organizmie czlowieka z gospodarką cukrów – dzieje się tak podczas otyłości lub cukrzycy . Konieczność kontroli ilości cukru w organizmie zainspirowała do badań nad zastąpieniem go innymi substancjami o słodkim smaku. Te metody były znane już w starożytności . W Rzymie – aby uzyskać słodki smak wina dodawano do niego octan ołowiu ( II ) . Obecnie zamiast cukrów można stosować tzw. Słodziki Intensywne. Są to substancje o słodkości przewyższającej cukier – dodawane w małych ilościach. Dlatego są one tak bardzo popularne w produktach spożywanych przez nas codziennie. Należy zwracać baczną uwagę na to, ile cukru spożywamy – ponieważ zbyt duża ilość w organizmie człowieka szkodliwie wpływa na jego zdrowie, powodując liczne choroby i problemu zdrowotne.