Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Publiczne Gimnazjum im. Władysława Jagiełły w Stębarku ID grupy: 96/25_MP_G2 Opiekun: Irena Kolanowska Kompetencja: matematyczno- przyrodnicza Temat projektowy: „Czas wyboru nadszedł - zostań chemikiem” Semestr/rok szkolny: lato 2010/2011

Cześć! Nazywam się Baranek Shaun. Chciałbym zaprosić Was do obejrzenia prezentacji, jaką przygotowałem wspólnie z gimnazjalistami ze Stębarka. Kiedyś pomagał im w tym mój dobry kolega – Dobromir. Tym razem poprosili mnie, abym zaprezentował Wam podstawy chemii i skłonił do refleksji na temat - „Czy warto zostać chemikiem?”. Mam nadzieję, że wspólnie odkryjemy odpowiedź na to pytanie. A więc w drogę!

Więc zacznijmy od budowy materii Więc zacznijmy od budowy materii. Ogółem, materia jest wszystkim tym, co nas otacza. Każda materia zbudowana jest z atomów. Atom zaś, to najmniejsza cząstka pierwiastka chemicznego zachowująca jego właściwości chemiczne. Każdy atom składa się z jądra atomowego oraz krążących wokół niego elektronów znajdujących się na powłokach elektronowych. Elektrony znajdujące się w powłoce elektronowej najbardziej oddalonej od jądra to elektrony walencyjne. W jądrze atomu znajdują się protony i neutrony. Oto przykładowy model atomu:

Zapis symboliczny Wartości liczb Liczba Model atomu 1 4 2 12 6 A – liczba masowa Z – liczba atomowa 1 4 2 12 6

Numer grupy Numer okresu Dowiedziałem się gdzieś, że istnieje coś takiego jak wartościowość pierwiastka. Gimnazjaliści wytłumaczyli mi co to oznacza. Otóż liczba wiązań, za pomocą których atom danego pierwiastka łączy się z atomem innego pierwiastka, odpowiada wartościowości tych pierwiastków. Wartościowość pierwiastka jest równa cyfrze jedności numeru grupy (czyli liczbie elektronów walencyjnych). Np.: Al. (glin) jest III wartościowy, ponieważ leży w 13 grupie, zatem jego cyfra jedności to 3. Numer grupy Numer okresu

CECHY METALI Wyjątki: Rtęć jest cieczą. Miedź jest różowa. METALE metaliczny połysk przewodzą ciepło są kowalne przewodzą prąd elektryczny barwa srebrzysto-szara stały stan skupienia Wyjątki: Rtęć jest cieczą. Miedź jest różowa. Złoto jest żółte. Rtęć ma zastosowanie np. w termometrze CECHY METALI Substancje proste, czyli pierwiastki chemiczne, dzielą się na: metale, niemetale

NIEMETALE mogą występować w stałym stanie skupienia (np. siarka, węgiel, krzem) Mogą występować w stanie ciekłym (np. brom) Mogą być gazami (np. wodór, tlen, azot, chlor) CECHY NIEMETALI Niemetale w porównaniu z metalami nie mają tylu wspólnych cech charakterystycznych dla tej grupy pierwiastków. Niemetalem jest np. fluor mający zastosowanie w pastach do zębów

Substancje użyte do przemiany chemicznej nazywa się substratami. Za pomocą symboli i wzorów chemicznych reakcję można zapisać w formie równania chemicznego: Substancje użyte do przemiany chemicznej nazywa się substratami. Te, które powstają podczas przebiegu reakcji chemicznej, nazywa się produktami. Substraty i produkty to reagenty. A + B C + D substraty produkty reagenty Uczniowie ze Stębarka wytłumaczyli mi również co to reakcja chemiczna. Według nich, jest to przemiana, w wyniku której następuje zrywanie lub tworzenie wiązań chemicznych. Spytałem więc, co to takiego to wiązanie. Sprytnie odpowiedzieli, że jest to każde trwałe wiązanie 2 atomów.

Typ reakcji chemicznej Schemat reakcji chemicznej Przykłady Reakcja syntezy (reakcja łączenia) polega na powstaniu produktu z dwóch lub większej ilości substratów. kilka substratów jeden produkt C + O2 CO2 S + O2 SO2 Mg + O2 MgO2 H + Cl HCl Reakcja analizy (reakcja rozkładu) polega na powstaniu dwóch lub większej liczby produktów z jednego substratu. jeden substrat kilka produktów 2 HgO O2 + 2 Hg 2 H2O O2 + 2 H2 Reakcja wymiany polega na otrzymaniu kilku produktów z kilku substratów. CO2 + Mg C + MgO CuO + H2 Cu + H2O FeO + CO Fe + CO2

Składnikami zmiennymi w powietrzu są argon, para wodna i CO2 . W górnych warstwach atmosfery w minimalnych ilościach występuje wodór. Natomiast po burzy w powietrzu można stwierdzić obecność ozonu. A może zastanówmy się co to jest powietrze? Moi koledzy powiedzieli mi, że jest to mieszanina jednorodna (czyli taka, której składników nie można rozróżnić), w której skład wchodzą pierwiastki i związki chemiczne w stanie gazowym.

Przypomnijmy sobie kilka najważniejszych informacji na temat azotu , tlenu i wodoru.

WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE AZOT WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE Gaz Niemetal Bezbarwny Bezwonny Słabo rozpuszcza się w wodzie Nie podtrzymuje spalania

WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE tlen WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE Gaz Niemetal Bezbarwny Bezwonny Słabo rozpuszcza się w wodzie Łączy się z niemetalami i metalami, tworząc tlenki Podtrzymuje spalanie, sam się nie pali

WODÓR WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE Gaz Niemetal Bezbarwny Bezwonny Gaz o najmniejszej gęstości (14 razy mniejszej od gęstości powietrza) Łączy się z niemetalami: z tlenem tworzy wodę, z azotem tworzy amoniak, z chlorem tworzy chlorowodór , Z siarką tworzy chlorowodór, Słabo rozpuszcza się w wodzie Z metalami tworzy wodorki Palny

azot TLEN WODÓR Tlen jest niezbędny dla większości znanych form życia na Ziemi. Jest pierwiastkiem najbardziej rozpowszechnionym w przyrodzie. Występuje w stanie wolnym. Jest to możliwe dlatego, że ten pierwiastek łączy się z innymi substancjami dopiero w podwyższonej temperaturze. Niektóre gatunki organizmów do prawidłowego rozwoju potrzebują dużo azotu , inne zaś – bardzo mało. Azot w warunkach normalnych jest gazem obojętnym dla organizmów. Ma wiele zastosowań zarówno w stanie gazowym, jak i ciekłym. Wodór to pierwiastek, którego we Wszechświecie jest najwięcej. Stanowi on bowiem ponad 50% masy Słońca i większości innych gwiazd. Jednak w skład powietrza wchodzi niewielka jego ilość.

Jak powstają wiązania? A może dowiemy się również: Gimnazjaliści powiedzieli, że polega to na tym, że atomy metali oddają elektrony, a atomy niemetali przyjmują elektrony. W związku z tym prześledźmy zapis takiego procesu: niemetal metal

Podział wiązań chemicznych WIĄZANIA CHEMICZNE KOWALENCYJNE JONOWE np. NaCl, KBr, MgO, Na2O NIESPOLARYZOWANE SPOLARYZOWANE np. HCl, H2O np. H2,O2, N2,Cl2

WIĄZANIA KOWALENCYJNE WIĄZANIA JONOWE Wiązanie jonowe to wiązanie wytworzone w wyniku elektrostatycznego przyciągania się imiennych jonów. Tworzy się np. między typowym metalem i typowym niemetalem tak jak w cząsteczkach: NaCl, CaO, K2O, MgBr2. Wzory cząsteczek o wiązaniach kowalencyjnych można przedstawiać za pomocą wzorów elektronowych kropkowych lub kreskowych. Wiązanie chemiczne utworzone za pomocą wspólnej pary elektronowej to wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane lub kowalencyjne spolaryzowane. Wiązania kowalencyjne niespolaryzowane występują w cząsteczkach homoatomowych: H2, N2, O2.

POWSTAWANIE WIĄZANIA ATOMOWEGO W CZĄSTECZCE WODORU H2 Cząsteczka wodoru H2 powstaje w wyniku połączenia się 2 atomów wodoru. Każdy z tych atomów ma jeden elektron walencyjny i dąży do uzyskania budowy powłok elektronowych najbliższego mu gazu szlachetnego. W tym wypadku jest to hel. Każdy z jego atomów oddaje do wspólnego użytku elektron. Powstaje wtedy wspólna para elektronowa. Elektrony walencyjne najczęściej zaznacza się za pomocą kropek. wiązanie atomowe H H H H wspólna para elektronowa

Powstawanie wiązania atomowego w cząsteczce chloru cl2 Cząsteczka chloru Cl2 powstaje w wyniku łączenia się 2 atomów chloru. Każdy z nich ma 7 elektronów walencyjnych. Atom chloru będzie dążyć do uzyskania konfiguracji oktetu (8 elektronów na powłoce walencyjnej). Każdy z atomów odda do wspólnego użytku po 1 elektronie. Tworzy się w ten sposób wspólna para elektronowa. Cl Cl Cl Cl atom chloru ma 8 elektronów wspólna para elektronów

O WIĄZANIACH KOWALENCYJNYCH NIESPOLARYZOWANYCH Właściwości ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH O WIĄZANIACH JONOWYCH O WIĄZANIACH KOWALENCYJNYCH NIESPOLARYZOWANYCH Są substancjami krystalicznymi Maja wysokie temperatury topnienia i wrzenia W stanie stopionym i w roztworach wodnych przewodzą prąd elektryczny Mają na ogół niskie wartości temperatur topnienia i wrzenia Występują w postaci pojedynczych cząsteczek Nie tworzą sieci przestrzennych i nie przewodzą prądu zarówno w stanie ciekłym, jak i w roztworach wodnych

Woda i roztwory wodne Witam ponownie! Zapewne znacie już najważniejsze informacje o wiązaniach chemicznych. Teraz więc przejdźmy do wody i roztworów wodnych!

Opis budowy cząsteczki wody Cząsteczka wody ma budowę polarną. Budowa polarna cząsteczki polega na tym, iż elektrony przesuwają się w jedną stronę tej cząsteczki – w wodzie wiązanie kowalencyjne spolaryzowane skierowane jest w kierunku atomu tlenu. Na skutek tego atom tlenu ma ładunek ujemny, natomiast atomy wodoru posiadają ładunek dodatni. Atom tlenu przyciąga atomy wodoru sąsiedniej cząsteczki – wtedy powstaje wiązanie wodorowe. Jedną z konsekwencji tego, że woda ma budowę polarną jest to, że lód może unosić się na wodzie.

Cząsteczka wody ma budowę polarną i rozpuszcza substancje o podobnym charakterze chemicznym. Można powiedzieć, że : " podobne rozpuszcza podobne", tzn. polarne-polarne, niepolarne-niepolarne.

WŁAŚCIWOŚCI WODY W temperaturze pokojowej jest bezbarwną cieczą. Nie ma smaku i zapachu. Jest przezroczysta – umożliwia dostęp światła na głębokość do 100 m. Wrze w temperaturze 100˚C i pod ciśnieniem 1013 hPa – jest to bardzo wysoka temperatura w porównaniu z niewielką masą cząsteczkową wody – 18 u. Krzepnie w temperaturze 0˚C. W zależności od warunków może występować w trzech stanach skupienia. W temperaturze 4˚C gęstość wody jest największa i wynosi dwody = 1 W przyrodzie obserwujemy zjawisko zwiększania objętości wody podczas jej zamarzania. Na przykład spływająca w górach woda wypełnia szczeliny górskich stoków. Zamarzając, zwiększa swoją objętość, co powoduje kruszenie skał.

Woda może występować w: stan wolny Ciecz - Morza i oceany - Na lądzie: jeziora, rzeki, strumienie - Skorupa ziemska: wody gruntowe, podziemne i mineralne, składnik wielu organizmów żywych. Para wodna - w atmosferze Ciało stałe - lodowce stan związany Wchodzi w skład wielu minerałów, jako woda krystalizacyjna Woda może występować w:

WYSTĘPOWANIE WODY W PRZYRODZIE ATMOSFERA LITOSFERA BIOSFERA HYDROSFERA

SUBSTANCJE ROZPUSZCZALNE I NIEROZPUSZCZALNE W WODZIE sól kreda cukier gips kakao wosk ocet benzyna sok olej atrament smalec alkohol piasek

Podsumujmy. Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem wielu substancji, jednakże rozpuszczanie substancji w wodzie jest możliwe wtedy, gdy właściwości cząsteczek wody i substancji rozpuszczalnej są podobne. Rozpuszczanie substancji zależy od: temperatury (na ogół rozpuszczanie rośnie ze wzrostem temperatury), od mieszania substancji (mieszając, przyspieszamy rozpuszczanie), rozdrobnienia substancji (szybkość rozpuszczania rośnie z rozdrobnieniem substancji).

ROZTWÓR WŁAŚCIWY Następną sprawą w której pomogli mi gimnazjaliści ze Stębarka było odkrycie definicji roztworu właściwego. Jest to roztwór , w którym masa jest mała (kilka procent) w stosunku do masy rozpuszczalnika (wody). Przykładami substancji , które rozpuszczają się w wodzie tworząc roztwory właściwe są : Sól i woda, cukier i woda, barwnik do jajek i woda.

Poprosiłem także, aby moi koleżanki i koledzy wytłumaczyli mi co to stężenie procentowe. Odrzekli, że jest to liczba gramów substancji rozpuszczonej w 100 g roztworu. Stężenie procentowe oznaczamy symbolem Cp. Aby obliczyć wartość roztworu należy skorzystać ze wzoru: masa substancji masa roztworu stężenie procentowe

Przykład: W 360 g wody rozpuszczono 40 g soli kuchennej. Oblicz stężenie procentowe roztworu. Dane: Szukane: Wzór: mw = 360 g Cp = ? ms = 40 g mr = ? mr = mw + ms Rozwiązanie: mr = 360 g + 40 g mr = 400 g I sposób obliczania: II sposób obliczania: Cp = 10 % Odp.: Stężenie procentowe roztworu Odp.: Stężenie procentowe roztworu wynosi wynosi 10 %. 10 %.

Ostatnio zastanawiałem się czy istnieją związki węglu z wodorem Ostatnio zastanawiałem się czy istnieją związki węglu z wodorem. Okazało się, że tak! Jak zwykle gimnazjaliści ze swoją szeroką wiedzą na temat chemii, wszystko mi wytłumaczyli. Postaram się także Wam pokrótce to przedstawić.

Związki zbudowane wyłącznie z węgla i wodoru to węglowodory. nasycone alkany nienasycone alkeny alkiny Związki zbudowane wyłącznie z węgla i wodoru to węglowodory.

ALKANY CnH2n + 2 Wzór ogólny alkanów: Gdzie: n jest kolejna liczbą naturalną, określającą liczbę atomów węgla w cząsteczce alkanu.

ALKENY I ALKINY Alkeny to łańcuchowe węglowodory nienasycone, w których cząsteczkach znajduje się jedno wiązanie podwójne pomiędzy atomami węgla. Alkiny to łańcuchowe węglowodory nienasycone, w których cząsteczkach znajduje się jedno wiązanie potrójne pomiędzy atomami węgla.

Istnieje bardzo wiele związków chemicznych, zwanych pochodnymi węglowodorów, które oprócz węgla i wodoru zawierają jeszcze inne pierwiastki np. tlen. Przykładem takich związków są alkohole.

ETANOL – ALKOHOL ETYLOWY Właściwości Wzór etanolu: C2H5OH Reakcja otrzymywania: W wyniku reakcji etenu z wodą; C2H4 + H2O C2H5OH W wyniku fermentacji alkoholowej cukrów (reakcji biochemicznej zachodzącej pod wpływem enzymów, czyli katalizatorów reakcji biochemicznych): drożdże C6H12O6 2 C2H5OH + 2CO2 Zastosowanie: Produkcja leków, Produkcja napojów alkoholowych, Produkcja środków dezynfekcyjnych, Produkcja rozpuszczalników, paliwo ciecz lotna odczyn obojętny bezbarwna ulega reakcji spalania charakterystyczny zapach ścina białko bardzo dobrze miesza się z wodą K2Cr2O7 (w obecności stężonego H2SO4) zmienia barwę z pomarańczowej na zieloną pod wpływem etanolu (reakcja charakterystyczna etanolu)

Wzór ogólny kwasów karboksylowych: Zastosowanie: produkcja barwników, przemysł włókienniczy, garbowanie skór, środek bakteriobójczy. Pochodnymi węglowodorów są także kwasy organiczne, inaczej nazywane kwasami karboksylowymi. Zastosowanie: rozpuszczalnik, przemysł spożywczy, produkcja niepalnej taśmy filmowej, przemysł tworzyw sztucznych. Zastosowanie: produkcja środków przeciw pleśni Zastosowanie: środki zapachowe, barwniki, leki. Wzór ogólny kwasów karboksylowych: Gdzie: n jest kolejną liczbą naturalną, określającą liczbę atomów węgla w cząsteczce alkoholu. R to alkil (grupa wodorowa uzyskana z cząsteczki węglowodoru po odłączeniu od niej jednego atomu wodoru).

Dlaczego warto zostać chemikiem? To jest pytanie indywidualne, jednak my uważamy, że jest to związane z bardzo ciekawą dziedziną nauki. Dzięki temu możemy pogłębić wiedzę na temat wszystkiego co nas otacza. Ucząc się, może odkryjemy coś spektakularnego i dostaniemy nagrodę Nobla jak nasza rodaczka – Maria Skłodowska-Curie. Przecież każdemu z nas marzy się wielka sława! ; )

i ulepszać moją farmę. A co sądzą o tym moi przyjaciele? Spytajmy! Niestety, to już koniec naszej wędrówki po świecie chemii! Mam nadzieję, że spotkamy się jeszcze kiedyś. Uważam, że bycie chemikiem to wspaniała sprawa. Nie dość, że poznajemy wiele ciekawych rzeczy, poszerzamy swoje horyzonty, to mamy okazję np. do przeprowadzania ciekawych doświadczeń, które zainteresują innych. Zarażanie pasją to świetna perspektywa! Sam chciałbym zostać chemikiem i ulepszać moją farmę. A co sądzą o tym moi przyjaciele? Spytajmy! Ja tam bym wykorzystał moją sławę chemika, by zostać przywódcą naszego stada. A co do Twoich kapeluszy… Ja przerobiłbym je na koronę wodza. Pewnie, że warto zostać chemikiem! Wtedy stałbym się bogaty i kupiłbym sobie więcej puszek! Lubię je wykorzystywać jako kapelusze, są bardzo twarzowe.

Zatem żegnam się już z Wami! Mam nadzieję, że podobała Wam się prezentacja, którą przygotowali gimnazjaliści ze Stębarka. Do zobaczenia! KONIEC Dziękujemy za uwagę. ; )