Wybrane zastosowania chemii Autor: Joanna Orłowska Monika Rutkowska

Metale powszechnego użytku

Glin Glin i aluminium określają ten sam pierwiastek: aluminium mówimy na materiał z którego wykonywany jest przedmiot używany, a glin to pierwiastek chemiczny.

Czysty glin jest bardzo lekkim i miękkim metalem, dobrze przewodzącym prąd elektryczny. Glin pozostawiony na powietrzu szybko pokrywa się cieką warstwa tlenku glinu izolującą ten metal od czynników zewnętrznych, zjawisko to nazywa się pasywacją.

Zastosowanie: Naczynia aluminiowe Folia aluminiowa Przewody elektryczne Meble Ramy okienne Leki Preparaty kosmetyczne

Najbardziej znanym stopem aluminiowym jest duraluminium(2% miedzi, 2%magnezu i domieszki krzemu) Obecnie prawie wyłącznym surowcem do otrzymywania aluminium jest boksyt (ruda zawierajaca uwodniony tlenek glinu).

Żelazo Żelazo jest dość ciężkim metalem, niezbyt twardym i występującym w trzech odmianach alotropowych. Jedną z cech charakterystycznych cech jest wrażliwość na działania pola magnetycznego.

W niższych temperaturach żelazo tworzy odmianę alotropową będącą ferromagnetykiem- czyli kryształem zbudowanym z maleńkich domen magnetycznych. Domena magnetyczna- jest to bardzo mały obszar wykazujący określający namagnesowanie w krysztale ułożonym najczęściej chaotycznie.

Jeśli przedmiot żelazny umieścimy w silnym zewnętrznym polu magnetycznym nastąpi uporządkowanie położenia domen i przedmiot taki stanie się magnesem.

Zastosowanie Ferromagnetyki znajdują się np. W technice radiowej Elektroakustyce Komputerach Jony żelaza wchodzą w skład hemoglobiny (dzienne zapotrzebowanie 20miliramów)

Żeliwo- czyli żelazo z dużą domieszką węgla, służy do wyrobu tanich odlewów będących korpusami maszyn w domach są to kaloryfery, wanny. Stal- czyli żelazo zawierające ściśle określona ilosc wegla, używana do produkcji maszyn przemysłowych, mostów, kadłubów statków, gwoździ, igieł czy ogrodzen.

Miedź Miedź jest metalem półszlachetnym. W przyrodzie wys. Jako ruda miedzi która zawiera siarczek miedzi (I)

Miedź jest składnikiem wielu stopów oprócz brązu do najbardziej znanych należy: - Mosiądz-zawiera miedz i cynk, ma złocistą barwę i jest stosowany do wyrobu części maszyn. - Brąz- zawiera miedź i cynę w różnych ilościach, odznacza się dużą twardością.

Zastosowanie Chalkopiryt CuFeS 2 Malachit -jubilerstwo Turkus- jubilerstwo Brąz- do odlewania dzwonów, rzeźb Mosiądz- do armatury, produktów ozdobnych

Otrzymywanie 2 Cu 2 S + 3 O 2 2 Cu 2 O + 2SO 2 Aby otrzymać miedź ogrzewa się rozdrobniony kruszec zawierający najczęściej siarczek miedzi (I) przy drobnym dostępie powietrza. 2 Cu 2 O + Cu 2 S 6 Cu + SO 2 Po pewnym czasie przerywa się proces i mieszaninę powstałego tlenku miedzi praży się bez udziału powietrza. Zachodzi wtedy proces redukcji tlenku miedzi (I) i siarczku miedzi (I) do metalicznej miedzi

Srebro i rtęć Srebro występuje głównie w postaci siarczku srebra Ag 2 S zwanego argentytem. Rtęć jest bardzo słabo rozpuszczalna w wodzie, a jej najważniejszą rudą jest cynober HgS

Srebro podobnie jak złoto dobrze rozpuszcza się w rtęci tworząc ciekły amalgamat srebra, czyli roztwór srebra w rtęci. Amalgamat srebra stosowany jest do wypełniania ubytków w zębach. Srebro jest dobrym przewodnikiem tak wiec wykorzystywany jest przez przemysł elektrochemiczny. Stosowane jest również lustrach jako warstwę odbijającą.

Rtęć jest minerałem o bardzo ładnej czerwonej barwie. Amalgamaty- są to stałe lub ciekłe mieszaniny rtęci z metalami np. srebro Pary rtęci podczas ochładzania ulęgają kondensacji tworząc srebrzystą lśniącą ciecz. Otrzymywanie: H 2 S + O 2 Hg + SO 2

Kwas azotowy- zastosowanie i zagrożenia

Kwas azotowy (V)- HNO 3 Jest on nieorganicznym związkiem chemicznym i jednym z najsilniejszych kwasów.

Otrzymywanie Kwas ten otrzymuje się poprzez katalityczne utlenianie amoniaku. 4 NH O 2  4NO + 6 H 2 O Powstający tlenek azotu (II) na powietrzu utlenia się do tlenku azotu ( IV) : NO + O 2  2NO 2 Tlenek azotu ( IV ) zostaje pochłonięty w wodzie, tworząc początkowo mieszaninę kwasu azotowego(III) I azotowego ( V ) : 2 NO 2 + H 2 0  HNO 3 + HNO 2 Kwas azotowy (III) jest jednak bardzo nietrwały i podczas zatężania rozkłada się z wydzieleniem tlenku azotu ( II )

Otrzymywanie- reakcja ogólna: Ogólną reakcję otrzymywania kwasu azotowego(V) z tlenku azotu ( IV ) można zapisać w następujący sposób : 3 NO 2 + H 2 0  2 HNO 3 + NO ^

Zastosowanie kwasu azotowego (V) Kwas ten był wykorzystywany już od wieków do użyźniania gleby. Azotan (V) sodu jest znany pod zwyczajową nazwą- saletra chilijska- a azotan (V) potasu- saletra potasowa. W dzisiejszych czasach 90 % produkowanego kwasu azotowego (V) używa się do wyrobu nawozów, 9 % do wytwarzania materiałów wybuchowych, a 1 % zostaje dla przemysłu Farmaceutycznego.

Azotany które znajdują się w glebie są częściowo pochłaniane przez rośliny a częściowo przedostają się do rzek i wód gruntowych. Bardzo ważna jest ich kontrola w spożywanych posiłkach. Azotany możemy znaleźć zarówno w wodzie pitnej jak i w wielu warzywach, oraz np. w szynkach.

Słodycze, a dieta

Słodycze a dieta Cukier-otrzymujemy do na skalę przemysłowa z buraków lub trzciny cukrowej. W organizmie człowieka utrzymuje się stały poziom glukozy ponieważ jest podstawowym źródłem energii. Energia uzyskane dzięki glukozie służy do utrzymywania stałej temperatury ciała czy wykonywania pracy mięśni.

Cukier Zalety Smaczny Słodki Nadaje smak jedzeniu Wady Cukrzyca Próchnica zębów Otyłość

Chcąc zastąpić cukier wymyślono tzw. Słodziki intensywne. Sa to substancje o słodkości przewyższającej cukier. Przykładem może być aspartam – jest ok. 180 razy słodszy od sacharozy.

Aspartam jest to związek dwóch aminokwasów – kwasy asparginowego i fenyloalaniny oraz metanolu.

Chemia, a medycyna

Cholesterol i błonnik w naszym organizmie Cholesterol- jest to organiczny związek chemiczny. Potocznie cholesterolem nazywa się obecne w osoczu krwi pokrewne substancje lipidowe – lipoproteiny, w skład których między innymi wchodzi też cholesterol. Cholesterol jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania organizmu

Cholesterol jest zaliczany do sterydów- cząsteczek które mają mniej lub bardziej zmodyfikowaną budowę pierścieniową Kolejne sterydy różnią się od siebie rodzajem łańcuchów bocznych i obecnością grup funkcyjnych.

Cholesterol jest częściowo przyswajany z pożywienia, a częściowo produkowany przez nasz organizm, głównie w wątrobie. Zapotrzebowanie organizmu na cholesterol jest bardzo duże. Na podstawie badań epidemiologicznych ustalono, że podwyższony poziom cholesterolu w surowicy krwi, czyli hipercholesterolemia, jest jednym z podstawowych czynników ryzyka wystąpienia chorób układu sercowo- naczyniowego

Błonnik pokarmowy (włókno pokarmowe) – kompleks substancji ścian komórkowych roślin nie trawionych i nie wchłanianych w przewodzie pokarmowym człowieka. Jest to mieszanina substancji o charakterze polisacharydowym (celuloza, hemicelulozy, pektyny, gumy, śluzy) i niepolisacharydowym (ligniny). Odgrywa on ważną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu przewodu pokarmowego.

Od piasku do światłowodu

Piasek jest mieszanką wielu związków, ale jego głównym składnikiem jest SiO₂. Szczególnie cenną odmianą piasku jest piasek kwarcowy, zwany również krzemionką.

Produkcja szkła:

Tradycyjne szkło stanowi mieszaninę SiO₂ i tlenków metali. Jedną z najważniejszych cech optycznych szkła jest jego przezroczystość i tę cechę wykorzystuje się w światłowodach. Światłowód – przezroczyste włókno (szklane lub wykonane z tworzyw sztucznych), w którym odbywa się rozproszenie światła.

Włókna i tworzywa syntetyczne

Aż do XX wieku ludzie ubierali się jedynie w ubrania produkowane z naturalnych materiałów tj.: skóry, len czy bawełna. Producenci tkanin dążyli do wytworzenia długich nici, aby mogły powstawać lekkie i delikatne tkaniny, które będą wytrzymałe na zniszczenia. Meble i naczynia również przez wieki były wyrabiane z drewna, metalu i skóry.

XX wiek rozpoczął rozwój tworzyw sztucznych, które są wszechobecne w naszym życiu. Często nie zdajemy sobie z tego sprawy. Nasze ubranie, sprzęt domowy, samochody i wiele innych rzeczy jest wykonywane z tworzyw sztucznych.

Poliamidy: -Mają dużą odporność na ogrzewanie, słabą polarność i ogromną wytrzymałość mechaniczną -Są polimerami posiadającymi wiązania amidowe - C(O)-NH- w swoich głównych łańcuchach. Przykłady: -kevlar- cząsteczka polimeru zbudowana z położonych naprzemiennie cząsteczek pochodnej alaniny i pochodnej kwasu benzoesowego. -Włókna tego polimeru są bardzo mocne. -Jest on wykorzystywany jako dodatek do opon radialnych, do wytwarzania kamizelek kuloodpornych i fragmentów obudowy samolotu.

Polimery addycyjne i kondensacyjne: -Są najczęściej wykorzystywane. -Polimer addycyjny (poliaddukt) jest produktem poliaddycji (polimeryzacja- Podczas polimeryzacji następuje rozerwanie wiązań podwójnych, potrójnych albo otwarcie pierścienia (często heterocyklicznego)), -Polimer kondensacyjny (polikondensat) jest produktem polikondensacji- reakcja grup funkcyjnych monomerów, która przebiega z wydzieleniem makrocząsteczki (polimeru) oraz innych małych cząsteczek będących produktami ubocznymi (np. wody, amoniaku, chlorowodoru).

Barwy, barwniki i barwienie

Barwy- skąd się biorą ? Z własnych obserwacji wiemy, że jeden kolor może mieć różne odcienie w innym świetle, więc sugeruje to że barwy są ściśle związane ze światłem. Z fizyki wiemy, że światło białe jest mieszanką fal o różnej długości i barwie, oraz że możemy je rozproszyć przez pryzmat, lub np. w kropelkach wody, gdzie powstanie tęcza.

W większości wypadków jako kolor widzimy światło odbite od różnych przedmiotów. Jeśli przedmiot jest biały oznacza to że odbija całe światło, a jeśli czarny oznacza to że je pochłonął. Nasz świat posiada barwy dzięki światłu, które nie zostało pochłonięte. Zauważamy tylko barwę komplementarną- czyli dopełniającą do barwy pochłoniętej.

Pary komplementarnych braw ukazuje diagram nazwany „kołem barw”.

Światło jest falą elektromagnetyczną o określonej długości. Jej długość związana jest z barwą światła. Zjawisko pochłaniania światła związane jest z drganiem elektronów w cząsteczce, na którą ono pada. Jeśli elektrony są mocno związane w cząsteczce, to aby je pobudzić potrzeba światła o dużej energii, czyli np. światła niebieskiego.

Barwniki, substancje naturalne lub syntetyczne, używane do barwienia różnorodnych materiałów (tkanin, papieru, skór, drewna, tworzyw sztucznych, żywności, kosmetyków). W cząsteczkach barwników znajdują się ugrupowania chromoforowe, dzięki którym związki te selektywnie absorbują promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie widzialnym, oraz auksochromy, nadające barwnikom powinowactwo do materiałów barwionych.

Substancje dodawane do żywności

Zazwyczaj zastanawiamy się co zjedliśmy podczas posiłku, tymczasem wszystko nasiąknięte jest dodatkami: utleniaczy, substancji konserwujących, zagęszczających itd…… W dawnych czasach chcąc przedłużyć przydatność produktu trzeba było go mocno posolić lub uwędzić. Dziś wystarczy dodać kilka substancji konserwujących.

Najstarszymi substancjami konserwującymi są sól, cukier i ocet.

Barwniki dodawane do zywności sa trojakiego pochodzenia: a) naturalne- wydzielane przez rośliny b) barwniki o strukturze identycznej z barwnikiem naturalnym c) związki syntetyczne- nie szkodliwe dla organizmu

Twardość wody

Wody możemy podzielić na: a)Opadowe-deszcze, śniegi b)Powierzchniowe- rzeki, jeziora, oceany c)Gruntowe- woda zawarta na niewielkich powierzchniach

Twardość wody- spowodowana jest rozpuszczaniem się w wodzie soli metali. Twardość jest cechą wody spowodowaną obecnością w niej soli mineralnych. Twardość węglanowa- lub przemijania, powstaje poprzez obecność wodorowęglanów wapnia i magnezu. Nazywana jest twardością przemijania ponieważ po zagotowaniu wodorowęglany pod wpływem temp. przechodza w trudniej rozpuszczalne węglany.

Dziękujemy za uwagę !!!