Technik_analityk_311[02]_Z1.03

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1. Wybrane techniki pracy w laboratorium chemicznym

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Właściwości związków nieorganicznych i organicznych

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Preparatyka związków nieorganicznych

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Preparatyka związków organicznych

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Przemiany fazowe

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WPROWADZENIE

Otrzymujesz do ręki poradnik „Zastosowanie technik laboratoryjnych do sporządzania

preparatów chemicznych”, który zawiera:

−

wymagania wstępne,

−

cele kształcenia,

−

wykaz umiejętności jakie kształtujesz podczas pracy z poradnikiem,

−

materiał nauczania zawierający niezbędne wiadomości teoretyczne, umoŜliwiający
samodzielne przygotowanie się do wykonywanych ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianu,

−

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,

−

wiczenia, które pomogą ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować

umiejętności praktyczne,

−

sprawdzian postępów,

−

zestaw pytań sprawdzających Twoje opanowanie wiedzy i umiejętności z zakresu całej
jednostki modułowej,

−

literaturę.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni zobowiązany jesteś przestrzegać przepisów bezpieczeństwa

oraz instrukcji przeciwpoŜarowych wynikających z rodzaju wykonywanych ćwiczeń.
Przepisy te poznasz w trakcie nauki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

przestrzegać przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpoŜarowej oraz
ochrony środowiska,

−

przestrzegać zasad dobrej techniki laboratoryjnej,

−

przestrzegać zasad bezpieczeństwa podczas wykonywania ćwiczeń,

−

posługiwać się nomenklaturą związków nieorganicznych i organicznych,

−

klasyfikować związki nieorganiczne i organiczne,

−

określać właściwości fizyko-chemiczne substancji nieorganicznych i organicznych,

−

stosować stechiometrię do obliczeń chemicznych,

−

stosować obowiązujące jednostki układu SI,

−

obliczać stęŜenie roztworów,

−

sporządzać roztwory o określonym stęŜeniu,

−

przygotowywać sprzęt laboratoryjny, aparaturę, odczynniki,

−

montować aparaturę do prowadzenia reakcji chemicznych,

−

korzystać z norm, przepisów, procedur i dostępnych instrukcji,

−

stosować podstawowe prawa i wzory elektrochemiczne,

−

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

scharakteryzować typy reakcji chemicznych występujących w preparatyce,

−

określić właściwości oraz scharakteryzować metody otrzymywania grup związków
nieorganicznych i organicznych,

−

obliczyć stęŜenia substancji biorących udział w procesach równowagowych roztworów
wodnych,

−

scharakteryzować przemiany fazowe substancji czystych w zakresie wykorzystywanym
w praktyce laboratoryjnej,

−

określić efekty energetyczne przemian fazowych, procesów fizycznych i sporządzania
roztworów,

−

zastosować teorie elektrochemiczne do interpretacji procesów,

−

określić właściwości granicy faz, zastosować teorie kinetyki chemicznej do opisu
zachodzących reakcji,

−

określić znaczenie stałej równowagi oraz wpływ czynników zewnętrznych na wydajność
reakcji,

−

wykorzystać racjonalnie odczynniki i czynniki energetyczne,

−

zorganizować stanowisko pracy z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny
pracy, ochrony przeciwpoŜarowej oraz ochrony środowiska,

−

zorganizować i wyposaŜyć stanowisko pracy w sprzęt laboratoryjny i odczynniki
chemiczne odpowiednio do wykonywanych badań,

−

zmontować zestawy do prowadzenia reakcji,

−

wykonać czynności związane z otrzymywaniem preparatów nieorganicznych
i organicznych,

−

sporządzić dokumentację przebiegu badań laboratoryjnych,

−

sporządzić bilans materiałowy reakcji oraz wykonać obliczenia z wykorzystaniem metod
statystycznych,

−

skorzystać z tekstowych i pozatekstowych źródeł informacji.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Wybrane techniki pracy w laboratorium chemicznym

4.1.1. Materiał nauczania

Zasady pracy w pracowni chemicznej

Zdobywanie wiedzy z zakresu chemii polega na opanowywaniu wiadomości o budowie,

właściwościach, zastosowaniu oraz otrzymywaniu związków nieorganicznych i organicznych.
Otrzymywanie związków organicznych w skali laboratoryjnej nazywane jest preparatyką
organiczną.

Zadaniem pracowni preparatyki chemicznej jest pogłębienie i utrwalenie wiadomości

z chemii oraz zaznajomienie się ze znaczeniem preparatyki w rozwoju wiedzy chemicznej
i otrzymywaniem związków chemicznych w przemyśle.

W pracowni preparatyki chemicznej obowiązują przepisy organizacyjne i porządkowe

zwane regulaminem. Tym przepisom muszą podporządkować się wszystkie osoby  pracujące
w  laboratorium,  gdyŜ  nieprzestrzeganie  ich  moŜe  narazić  na  niebezpieczeństwo  zatrucia,
poŜaru,  oparzenia,  skaleczenia  i  inne.  Jedne  z  tych  przepisów  dotyczą  porządku,  jaki  ma
panować  w  pracowni  i  w  miejscu  pracy  kaŜdego  uczestnika  pracowni.  Na  stole
laboratoryjnym  powinno  się  znajdować  tylko  to,  co  jest  koniecznie  potrzebne  do  danego
doświadczenia.  Gdy  stół  zaopatrzony  jest  w  zestaw  butelek  z  odczynnikami,  wówczas  po
uŜyciu  danego  odczynnika  butelkę  z  resztą  odczynnika  odstawia  się  na  półkę  na  to  samo
miejsce,  na  którym  się  poprzednio  znajdowała.  Rozlane  na  stole  ciecze  brudzą  i  niszczą  nie
tylko  stoły,  ale  takŜe  ubranie  osoby  pracującej  przy  takim  stole.  Dlatego  teŜ  w  pracowni
chemicznej naleŜy nosić odzieŜ ochronną, a rozlane ciecze, czy rozsypane chemikalia usuwać
np. ściereczkami. Dbanie o czystość na stole laboratoryjnym i w pracowni powinno więc być
obowiązkiem kaŜdego ucznia.

Inne przepisy dotyczą sprzętu laboratoryjnego otrzymanego do ćwiczeń. Sprzęt ten

naleŜy utrzymywać w stanie czystym i nieuszkodzonym. Uczeń jest odpowiedzialny za
otrzymany sprzęt. Odbierając sprzęt naleŜy sprawdzić, co się otrzymuje i w jakim stanie.

Pracownia preparatyki nieorganicznej powinna być wyposaŜona w sprzęt laboratoryjny

niezbędny do wykonywania preparatów.

Sprzęt laboratoryjny moŜna podzielić na:

sprzęt podstawowy:

−

zlewki zwykłe,

−

parownice porcelanowe lub szklane,

−

tygle,

−

kolby stoŜkowe,

−

kolby kuliste i ssawkowe,

−

lejki,

−

eksykatory zwykłe i próŜniowe,

−

krystalizatory,

−

palniki gazowe,

−

łaźnie wodne i piaskowe,

−

suszarki,

przyrządy pomiarowe:

−

waga laboratoryjna,

−

cylindry miarowe,

−

kolby miarowe,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

pipety wielomiarowe,

−

biurety,

sprzęt pomocniczy oraz narzędzia i materiały:

−

moździerze porcelanowe,

−

bagietki szklane,

−

probówki,

−

szczypce do chwytania,

−

noŜyczki,

−

węŜe gumowe lub plastikowe,

−

gruszki,

−

rękawice i okulary ochronne,

−

zestawy do ćwiczeń laboratoryjnych.

Odczynniki chemiczne

Odczynniki chemiczne organiczne i nieorganiczne są podstawowymi narzędziami pracy

chemika, za których pomocą dokonuje on róŜnorodnych przemian chemicznych słuŜących do
syntezy i  analizy połączeń organicznych. Odczynniki te mogą być ciałami stałymi,  cieczami
lub  gazami.  Producenci  odczynników  zobowiązani  są  bardzo  szczegółowo  opisywać  ich
właściwości  a  w  szczególności  ich  stopień  czystości  związanych  z  zawartością  głównego
składnika i przeznaczeniem danego preparatu.

Produkty handlowe są wyposaŜone w etykiety wskazujące nazwę i wzór odczynnika,

specyfikujące często jego masę molowa, zawartość zanieczyszczeń, temperaturę topnienia lub
wrzenia, wreszcie, w specjalnych przypadkach, wskazówki dotyczące przechowywania oraz
moŜliwe zagroŜenia przy uŜywaniu. Do tych ostatnich naleŜą: palność, moŜliwość wybuchu,
właściwości toksyczne, Ŝrące, duszące, moŜliwość skaŜenia promieniotwórczego itp.
Dokładne czytanie etykiet na odczynnikach i stosowanie się do podanych tam wskazówek jest
jednych z waŜnych wymogów pracy laboratoryjnej.

Czynności związane z otrzymywaniem preparatów organicznych i nieorganicznych

Wszystkie czynności niezbędne do otrzymania substancji chemicznej w laboratorium

chemicznym  są  ujęte  w  formie  przepisów  preparatywnych,  podawanych  w  sposób  opisowy.
Przed  przystąpieniem  do  wykonywania  ćwiczeń  naleŜy  dokładnie  zapoznać  się  z  takim
przepisem  i  właściwie  zaplanować  pracę  laboratoryjną.  Pracę  rozpoczyna  się  od  wykonania
czynności wstępnych, do których naleŜą:

−

przeanalizowanie przepisu preparatywnego,

−

sporządzanie planu wykonywanych czynności,

−

dobór sprzętu laboratoryjnego – rodzaju, ilości, wielkości,

−

dobór surowców i odczynników oraz ich ilości.

Przepis preparatywny naleŜy przeczytać dokładnie i ze zrozumieniem, a następnie na

postawie tego przepisu sporządzić plan wykonywanych czynności. Plan powinien zawierać
krótki i zwięzły opis czynności laboratoryjnych do wykonywania ćwiczenia np.:
a)

Obliczanie ilości substratów
Ilość potrzebnych substratów oblicza się na podstawie równania reakcji chemicznej

(stechiometria).  Najbardziej  przejrzysta  jest  metoda  sporządzania  bilansu  materiałowego
procesu.  W  jednej  kolumnie  tabeli  podajemy  przychód  (czyli  ilość  substratów),  a  w  drugiej
kolumnie rozchód (czyli ilość wszystkich produktów – głównego i ubocznych). Ilości substancji
muszą  być  obliczane  i  zapisywane  w  tych  samych  jednostkach  masy  lub  objętości.  Po
zsumowaniu  danych  (masy  substratów  i  produktów)  w  kolumnach  moŜna  ocenić  poprawność
obliczeń.  Wartości  mas  substancji  uŜytych  do  otrzymywania  preparatu  powinny  być  równe
masie substancji powstałych w reakcji (prawo zachowania masy). W większości prowadzonych
reakcji  naleŜy  stosować  nadmiar  jednego  z  reagentów,  aby  przesunąć  stan  równowagi  reakcji
w kierunku produktów. Wynika to z prawa działania mas Guldberga i Waagego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przeliczanie stęŜeń
W praktyce laboratoryjnej zachodzi często potrzeba przeliczania stęŜeń wyraŜonych

jednym sposobem na inny, np. stęŜone roztwory kwasów mają stęŜenia podane w procentach
wagowych, a w wielu przypadkach wygodnie jest znać stęŜenie molowe tego roztworu.
StęŜenie podane w procentach wagowych moŜna przeliczać na molowe lub odwrotnie znając
gęstość roztworu i masę molową substancji rozpuszczonej.
PoniewaŜ stęŜenie procentowe wyraŜa się za pomocą wzoru:

100%

⋅

a g

sto

ść

jest stosunkiem masy roztworu do jego obj

ci:









a zatem

100

⋅

[ ]

100

⋅

eli t

warto

ść

m wstawi

do wzoru na st

ęŜ

enie molowe









⋅

mol

otrzymamy wyra

enie wi

ąŜą

ce st

ęŜ

enia wyra

one obydwoma sposobami









⋅

mol

100

lub

100

mol

⋅

gdzie:

– g

sto

ść

roztworu w g/dm

– masa molowa substancji rozpuszczonej w g/mol

mol

– st

ęŜ

enie molowe (mol/dm

)

– st

ęŜ

enie procentowe

Obliczanie wydajno

ci preparatu chemicznego

Przez wydajno

ść

) rozumie si

stosunek masy produktu uzyskanego w danej reakcji

otrz

) do masy tego produktu obliczonej teoretycznie na podstawie równania reakcji

chemicznej (m

teor

) czyli:

100

teor

otrz

⋅

Wydajno

ść

reakcji zale

y od:

−

czysto

ść

substratów,

−

wyodr

bniania produktu głównego od reakcji,

−

przebiegu reakcji ubocznych,

−

wykonywania czynno

ci laboratoryjnych,

−

rozpuszczalno

ci produktu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Czystość otrzymanego preparatu zaleŜy od czystości uŜytych odczynników i od

zastosowanych  metod  otrzymywania  i  oczyszczania  preparatu.  JeŜeli  np.  do  produkcji
preparatu  uŜyje  się  silnie  zanieczyszczonych  odczynników,  wówczas  duŜo  zanieczyszczeń
moŜe  przejść  do  otrzymanego  preparatu.  Przeprowadzając  niewłaściwie  np.  krystalizację
preparatu moŜna go zanieczyścić, np. na skutek hydrolizy otrzymanego preparatu.
d)

Sporządzanie bilansu materiałowego rekcji zgodnie z poniŜszym przykładem
Sporządź bilans materiałowy procesu otrzymywania chromianu (VI) ołowiu (II). Preparat

ten powstaje z 95% wydajnością (tzn. powstaje go 95% w stosunku do ilości
stechiometrycznej) z roztworu octanu ołowiu o C

=15% zmieszanego z 7% roztworem

dichromianu (VI) sodu. W wyniku reakcji powstaje 33,3 g PbCrO

Obliczenia:

−

Pb(CH

COO)

+ Na

CrO

→ PbCrO

+ 2NaCH

COO,

−

obliczyć liczbę moli chromianu (VI) ołowiu (II):
masa molowa = 333,3 g/mol 33,3 g to 0,1 mola,

−

obliczyć masę octanu ołowiu (II): MPb(CH3COOH)2 =325,3 g/mol
0,1 mola to 32,5 g, masę te naleŜy zwiększyć o 5% (1,6 g),

−

obliczyć masę (m

) roztworu Pb(CH

COO)

= (34,1 g 100%): 15%=227,3 g, w tym wody 193,2 g,

−

obliczyć masę uwodnionego chromianu (VI) sodu:
masa molowa =198 g/mol 0,1 mola to 19,8 g, masę naleŜy zwiększyć o 5% (1,0 g),

−

obliczyć masę bezwodnego chromianu (VI) sodu:
masa molowa =162 g/mol

0,1 mola to 16,2 g, masę te naleŜy zwiększyć o 5% (0,81 g).

−

obliczyć masę (m

) roztworu Na

CrO

=(17,1 g 100%):7%=244,3 g, w tym wody (227,2 g-3,7 g)=223,5 g.

Tabela 1. Bilans materiałowy [6, s. 9]

Przychód

Rozchód

Substraty

Masa[g]

Produkty

Masa[g]

Pb(CH

COO)

34,1

PbCrO

33,3

Woda

193,2

Ług pokrystalizacyjny

438,3

CrO

· 2H

20,8

Woda

223,5

Razem

471,6

Razem

471,6

Sporządzanie dokumentacji przebiegu badań laboratoryjnych
Podczas wykonywania ćwiczeń naleŜy na bieŜąco prowadzić notatki w swoim dzienniku

laboratoryjnym. Prowadzenie takiego dziennika jest konieczne dla skontrolowania przebiegu
ć

wiczenia. W dzienniku laboratoryjnym naleŜy podawać:

−

datę rozpoczęcia lub wykonywania preparatu,

−

nazwę preparatu lub ćwiczenia,

−

zastosowana metodę wykonania i równania reakcji podstawowych,

−

spis sprzętu niezbędnego do wykonania,

−

spis odczynników do wykonania,

−

obliczenia niezbędne do wykonania,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

schemat przebiegu ćwiczenia i ewentualne reakcje zachodzące na poszczególnych
etapach,

−

opis przebiegu wykonywania preparatu i ewentualne trudności w wykonaniu,

−

określenie ilości otrzymanego preparatu oraz obliczenie wydajności teoretycznej
i praktycznej,

−

opis otrzymanego preparatu (wygląd zewnętrzny, niektóre właściwości fizykochemiczne
oraz reakcje charakterystyczne) sporządzony na podstawie własnych obserwacji
i doświadczeń.

MontaŜ aparatury do wykonywania reakcji chemicznych
Typowe zestawy i elementy aparatury przedstawia Rys. 1.

Rys. 1. Typowe zestawy i elementy aparatury

Zestaw 1a znajduje zastosowanie do wykonywania takich reakcji, w których substraty

miesza się na wstępie, jak równieŜ podczas krystalizacji. Zastosowanie rurki osuszającej jest
konieczne wtedy, gdy trzeba chronić mieszaninę reagującą przed dostępem wilgoci. Przed
uŜyciem rurki trzeba sprawdzić jej droŜność.

Kolby dwuszyjne i trójszyjne są typowymi naczyniami do prac preparatywnych w chemii

organicznej.  Stosuje  się  je  wówczas,  gdy  trzeba  wykonać  kilka  czynności  równocześnie,  na
przykład  przepuszczać  strumień  gazu  i  stosować  chłodnicę  zwrotną  zestaw  1b,  wkraplać,
mieszać  i skraplać  pary  zestaw  1c  itd.  Za  pomocą  nasadki  Anschütza  moŜna  przekształcić
kolbę trójszyjną w czteroszyjną, dzięki czemu moŜna równocześnie ogrzewać pod  chłodnicą
zwrotną, mieszać, wkraplać jeden ze składników i dokonywać pomiaru temperatury wewnątrz
mieszaniny  reagującej  zestaw  1d.  Nasadka  trójszyjna  jest  przedstawiona  na  zestawie  1e.
Wieloszyjne  kolby  o  szyjkach  umieszczonych  równolegle  są  często  najdogodniejsze  ze
względu  na  oszczędność  miejsca.  Tylko  w  niewielkich  kolbach  mały  odstęp  między
poszczególnymi szyjami utrudnia umieszczenie obok siebie silnika napędzającego mieszadło
oraz chłodnicy zwrotnej. Wówczas wygodniejszy jest widlasty układ szyjek zestaw1c.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Montując aparaturę naleŜy zawsze pamiętać, aby końcówki łap i uchwytów były

obciągnięte kawałkami węŜa gumowego lub wyłoŜone wewnątrz korkiem. Łączniki naleŜy
zawsze przykręcać do statywu otwartą częścią do góry.

Zamocowując kolby ze szlifem naleŜy łapę (okrągłą!), dokręcić moŜliwie lekko, aby

uniknąć  odkształcenia  szlifu  (kolbę  zawiesza  się  na  górnej  wywiniętej  części  szlifu).  Z  tego
samego  powodu  nie  zamocowuje  się  skomplikowanej  aparatury  zbyt  mocno.  Aparatury
przedstawione  na  Rys.  1  powinno  się  montować  tylko  na  jednym  statywie.  JeŜeli  nie  jest to
moŜliwe w przypadku bardziej skomplikowanej aparatury, to stosuje się kratownicę, w której
poszczególne  pręty  są  połączone  ze  sobą  w  sposób  sztywny.  Mieszadła,  kolumny
destylacyjne itp. naleŜy ustawiać dokładnie pionowo.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie czynności wstępne naleŜy wykonać przed przystąpieniem do pracy laboratoryjnej?

Jakie są podstawowe zasady pracy w pracowni chemicznej?

Jakie znasz zestawy aparatury do wykonywania reakcji chemicznych?

Jak obliczyć stęŜenie procentowe roztworu?

W jaki sposób moŜna podzielić sprzęt laboratoryjny?

W jakim celu sporządza się bilans materiałowy procesu chemicznego?

Od czego zaleŜy wydajność reakcji chemicznej?

Co powinien zawierać dziennik laboratoryjny?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Otrzymaj wodorotlenek magnezu z tlenku magnezu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

napisać równanie reakcji w wyniku której moŜna otrzymać preparat oraz sporządzić
potrzebne roztwory do ćwiczenia,

umieścić w zlewce 20 g tlenku magnezu dodać wody destylowanej do około 2/3 jej
pojemności,

włoŜyć do zlewki bagietkę szklaną i często mieszając ogrzewać roztwór do wrzenia przez
½ godziny,

uwaŜać, aby nie doprowadzić do przegrzania cieczy,

ostudzić po zakończeniu ogrzewania zawartość zlewki do temperatury pokojowej,

zdekantować roztwór znad osadu,

przesączyć osad i osuszyć w temperaturze nie wyŜszej niŜ 50°C,

zwaŜyć suchy preparat i obliczyć wydajność,

10)

dokonać neutralizacji odczynników zgodnie z instrukcją i uporządkować stanowisko
pracy,

11)

uzupełniać dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

szkło laboratoryjne: bagietka szklana, probówki, zlewka 600 cm

–

zestaw do ogrzewania,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

zestaw do sączenia,

–

czasomierz,

–

instrukcja do ćwiczeń,

–

odczynniki chemiczne: tlenek magnezu, 1 mol/dm

roztwór kwasu solnego, 1 mol/dm

roztwór chlorku amonu,

–

waga analityczna.

Ćwiczenie 2

Otrzymaj kwas solny z soli kuchennej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

napisać równanie reakcji oraz sporządzić potrzebne roztwory do ćwiczeń,

zestawić aparaturę zgodnie z rysunkiem:

Rysunek do ćwiczenia 2. Zestaw do otrzymywania kwasu solnego:

1 – kolba destylacyjna, 2 – wkraplacz, 3 – płuczka z H

, 4 – rurka szklana,

5 – zlewka z woda, 6 – lejek, 7 – kwas solny [8, s. 99]

wlać do zlewki 5 100 cm

wody i całość zwaŜyć na wadze analitycznej,

sprawdzić czy lejek, który będzie doprowadzał chlorowodór do zlewki 5 dotyka
powierzchni wody,

wsypać 58,5 g soli do kolby destylacyjnej 1,

wlać 200 cm

2,5 mol/dm

roztworu kwasu siarkowego (VI) do wkraplacza,

rozpocząć dodawanie kwasu siarkowego (VI) z wkraplacza po kropli w takim tempie,
aby zawartość kolby 1 nie pieniła się i nie przedostawała się do płuczki,

zamknąć korek wkraplacza po dodaniu całej ilości kwasu siarkowego (VI),

10)

ogrzać kolbę aŜ do momentu wydzielania się gazowego chlorowodoru, oraz skraplania
się gazu w bocznej rurce kolby destylacyjnej,

11)

przerwać ogrzewanie i do kolby 1 wlać górą destylowaną wodę do około ¾ jej
pojemności,

12)

odłączyć kolbę od płuczki,

13)

zwaŜyć otrzymany roztwór kwasu solnego w zlewce 5 na wadze analitycznej, obliczyć
wydajność oraz stęŜenie procentowe otrzymanego roztworu,

14)

dokonać neutralizacji odczynników zgodnie z instrukcją i uporządkować stanowisko
pracy,

15)

uzupełnić dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

szkło laboratoryjne: kolba destylacyjna 500 cm

, wkraplacz 200 cm

, kolba stoŜkowa,

zlewka 250 cm

,cylinder miarowy 100 cm

, probówki,

–

rurka szklana,

–

wąŜ gumowy,

–

łapy,

–

statywy,

–

zestaw do ogrzewania,

–

instrukcja do ćwiczeń,

–

waga analityczna,

–

odczynniki chemiczne: chlorek sodu, 2,5 mol/dm

roztwór kwasu siarkowego (VI).

Ćwiczenie 3

Otrzymaj siarczan (VI) cynku z cynku i kwasu siarkowego (VI) jako przykład reakcji

wymiany.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

napisać równanie reakcji,

sporządzić potrzebne roztwory do ćwiczenia w cylindrze miarowym,

prowadzić reakcje pod wyciągiem,

wlać 115 g 20% kwasu siarkowego do porcelanowej parownicy,

dodać do parownicy 17 g granulowanego cynku,

ogrzać mieszaninę nad palnikiem gazowym, do momentu ustania burzliwej reakcji,

za pomocą lejka i sączków, przesączyć mieszaninę w celu usunięcia resztek cynku,

odparować przesącz w parownicy na łaźni wodnej do początku krystalizacji,

10)

ochłodzić ciecz z kryształami w celu wydzielenia się jak największej ilości kryształów,

11)

odsączyć wydzielone kryształy siarczanu (VI) cynku,

12)

przemyć otrzymany preparat niewielka ilością zimniej wody,

13)

wysuszyć otrzymany preparat w temperaturze pokojowej,

14)

zwaŜyć na wadze analitycznej suchy preparat i obliczyć wydajność,

15)

dokonać neutralizacji odczynników zgodnie z instrukcją i uporządkować stanowisko
pracy,

16)

uzupełnić dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

szkło laboratoryjne: zlewka,

–

parownica porcelanowa 200 cm

–

kolba ssawkowa,

–

papier pergaminowy,

–

łaźnia wodna,

–

instrukcja do ćwiczeń,

–

odczynniki chemiczne: 20% roztwór kwasu siarkowego (VI), cynk,

–

waga analityczna,

–

aerometr,

–

palnik gazowy,

–

lejek i sączki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wymienić zasady pracy w pracowni chemicznej?



rozróŜnić szkło laboratoryjne i sprzęt uŜywany w pracowni
chemicznej?



przygotować sprzęt i szkło do pracy laboratoryjnej?



obliczyć wydajność preparatu chemicznego?



wykonać plan czynności związanych z wykonywaniem przepisu
preparatywnego?



dokonać doboru surowców i odczynników chemicznych do
wykonywanego ćwiczenia?



dokonać obliczeń związanych z ilością potrzebnych substratów do
ć

wiczenia?



obliczyć gęstość roztworu mając odpowiednie dane?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Właściwości związków nieorganicznych i organicznych

4.2.1. Materiał nauczania

Właściwości tlenków
1.

Wzór ogólny:

X – dowolny pierwiastek, m – wartościowość pierwiastka X

tlenek azotu(III)

Podział:
a)

ze względu na rodzaj pierwiastka tworzącego tlenek

tlenki metali np. Fe

, CaO

tlenki niemetali np. SO

, N

ze względu na zachowanie w stosunku do kwasów, zasad i wody:

−

tlenki  zasadowe  –  reagują  z  kwasami  tworząc  sole,  nie  reagują  z  zasadami
reagujące  z  wodą  (powstają  zasady)  –  tlenki  litowców  i  berylowców
z wyjątkiem berylu (nazywamy bezwodnikami zasadowymi),

np. Na

O + H

O → 2NaOH

O + 2HCI → 2NaCl +H

nie reagujące z wodą – pozostałe tlenki metali na najniŜszym stopniu
wartościowości,

np. CrO + 2HCl → CrCl

+ H

−

tlenki  kwasowe  –  reagują  z  zasadami  tworząc  sole,  nie  reagują  z  kwasami
reagujące  z  wodą  (powstaje  kwas)  –  naleŜy  do  nich  większość  tlenków  nie
metali  oraz  tlenki  metali  z  grup  pobocznych  na  najwyŜszym  stopniu
wartościowości (nazywamy je bezwodnikami kwasowymi)

np. SO

+ H

O → H

+ 2NaOH → Na

+ H

nie reagujące z wodą

np. SiO

+ 2NaOH → Na

SiO

+ H

−

tlenki amfoteryczne – nie reagują na ogół z wodą, natomiast reagują z kwasami
jak i zasadami z utworzeniem soi. NaleŜy do nich większość tlenków
pierwiastków z grup głównych połoŜonych wzdłuŜ przekątnej w układzie
okresowym od wodoru do astatu, a takŜe tlenki pierwiastków z grup pobocznych
na pośrednim stopniu wartościowości,

np. ZnO + 2HCl → ZnCl

+ H

ZnO + 2NaOH → Na

ZnO

+ H

−

tlenki obojętne – nie reagują z wodą, kwasami i zasadami, np. CO, NO

Właściwości:

−

bezwodniki kwasowe i zasadowe reagują z wodą,

−

tlenki kwasowe i amfoteryczne reagują z zasadami,

−

tlenki zasadowe i amfoteryczne reagują z kwasami,

−

niŜsze tlenki moŜna utlenić,

−

wyŜsze tlenki moŜna zredukować,

−

w odpowiedniej wysokiej temperaturze ulegają rozkładowi.

Właściwości wodorotlenków
1.

Wzór ogólny

M (OH)

M – dowolny metal

np. Sn (OH)

wodorotlenek cyny (IV)

Sn (OH)

wodorotlenek cyny (II)

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podział:
a)

ze względu na rozpuszczalność w wodzie:

−

dobrze rozpuszczalne – wodorotlenki litowców i część wodorotlenków
berylowców,

−

trudno rozpuszczalne – pozostałe wodorotlenki,

ze względu na przebieg dysocjacji:

−

mocne – wodorotlenki litowców i berylowców z wyjątkiem Be(OH)

i Mg(OH)

całkowicie zdysocjowane w wodnych roztworach – nazywane zasadami,

np. Ca(OH)

→ Ca

+ 2OH

−

słabe – pozostałe wodorotlenki – niewielka ilość wodorotlenku, która uległa
rozpuszczeniu częściowo tylko ulega dysocjacji,

ze względu na przebieg reakcji z kwasami i zasadami:

−

zasadowe – reagujące z kwasami, a nie reagują z zasadami – są to wodorotlenki
litowców i berylowców z wyjątkiem Be(OH)

, oraz niektóre wodorotlenki

metali z grup pobocznych (najczęściej na najniŜszym stopniu wartościowości),

np. Ca(OH)

+ 2HCl → CaCl

+ 2H

−

amfoteryczne – reagujące zarówno z kwasami jak i z zasadami (pozostałe
wodorotlenki),

np. Zn(OH)

+ 2HCl → ZnCl

+ 2H

Zn(OH)

+ 2NaOH → Na

ZnO

+ 2H

Właściwości:

−

reagują z kwasami tworząc sole,

−

reagują z tlenkami kwasowymi tworząc sole,

−

zasady reagują z roztworami wodnymi soli – powstaje inna sól i inny wodorotlenek,

−

niektóre ulegają rozkładowi podczas ogrzewania.

Właściwości kwasów
1.

Wzór ogólny:
H

R – reszta kwasowa
n – wartościowość

Podział:
a)

ze względu na budowę reszty kwasowej:

−

tlenowe, np. H

−

beztlenowe, np. HCl kwas chlorowodorowy,

ze względu na ilość atomów wodoru zdolnych do odszczepienia w postaci protonu:

−

jednoprotonowe, np. HCl,

−

wieloprotonowe, np. H

ze względu na przebieg dysocjacji jonowej:

−

elektrolity mocne – prawie całkowicie zdysocjowane, np. HCl, HBr,

−

elektrolity słabe – zdysocjowane w niewielkim stopniu, np. H

S, HF,

ze względu na właściwości:

−

utleniające, np. H

, HClO

, HNO

−

nieutleniające.

Właściwości:
a)

są elektrolitami – po wprowadzeniu do wody ulegają dysocjacji jonowej tworząc
kationy wodoru i aniony reszty kwasowej:

mocne np. HCl → H

+ Cl

; H

→ H

+ HSO

słabe – jednoprotonowe

wieloprotonowe

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

moc kwasu:

−

tlenowego:
rośnie ze wzrostem elektroujemności atomu centralnego reszty kwasowej tak
w obrębie okresu jaki grupy,
H

< H

< HClO

rośnie ze wzrostem liczby atomów tlenu,
HCl < HClO

< HClO

−

beztlenowego:
rośnie ze wzrostem elektroujemności w obrębie okresu,
H2S < HCl
Maleje ze wzrostem elektroujemności w obrębie grupy,
HJ > HBr > HCl

reagują z wodorotlenkami z utworzeniem soli,
np. H

+ 2KOH → K

+ 2H

reagują z tlenkami zasadowymi i amfoterycznymi z utworzeniem soli,
np. Cu +H

→ CuSO

+ H

reagują z metalami:

−

nieutleniające – z metalami o potencjale ujemnym z wytworzeniem soli
i wodoru, np.
Zn +2HCl→ ZnCl

+ H

−

utleniające – nawet z metalami o potencjale dodatnim z wytworzeniem soli
i odpowiedniego tlenku niemetalu, np.
Cu + 4HNO

→ Cu(NO

)

+ 2NO

+ 2H

reagują z solami – omówiono przy otrzymywaniu kwasów.

Właściwości soli
1.

Budowa i podział:
a)

obojętne – powstają przez zastąpienie w cząsteczce kwasu wszystkich kwasowych
atomów wodoru atomami metalu,
M

np. Al

(SO

)

siarczan (VI) glinu

wodorosole – są produktami podstawiania tylko części kwasowych atomów wodoru
w cząstce kwasu wieloprotonowego atomami metalu,
Mn(H

np. NaHSO

wodorosiarczan (VI) sodu

hydroksosole – to produkty niecałkowitego podstawienia grup wodorotlenowych
w cząsteczce wodorotlenku wielohydroksylowego resztami kwasowymi
(M(OH)

np. Mg(OH)Cl chlorek hydroksomagnezu

Właściwości:
a)

są mocnymi elektrolitami – dysocjują na kationy metalu i aniony reszty kwasowej,
np. Al

(SO

)

→

2Al

+ 3SO

większość soli (z wyjątkiem podchodzących od mocnych kwasów i mocnych zasad)
ulega hydrolizie,

niektóre ulęgają rozkładowi:
–

podczas ogrzewania

np. CaCO

→ CaO + CO

–

pod wpływem promieni świetlnych,

np. 2AgBr → 2Ag + Br

rozpuszczane w wodzie sole dają reakcje jonowe:

−

wymiany podwójnej:
sól + sól
sól + kwas
sól + zasada

−

wymiany pojedynczej:
sól + metal.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Właściwości alkoholi i fenoli
Budowa i podział
Alkohole i fenole to hydroksylowe pochodne węglowodorów.

Ze względu na budowę rodnika dzielimy je na:

−

alkohole łańcuchowe nasycone,

−

alkohole łańcuchowe nienasycone,

−

alkohole nasycone cykliczne,

−

alkohole aromatyczne,

−

fenole.

W zaleŜności od ilości grup hydroksylowych rozróŜniamy alkohole i fenole:

−

jednowodorotlenowe

np. CH

-CH

-OH

etanol,C

−

wielowodorotlenowe

np. HO- CH

-CH

-OH

1,2 etanodiol,C

(OH)

Najistotniejsze róŜnice we właściwościach alkoholu i fenoli wynikają z układu wiązań

oraz rozkładu ładunków w ich cząsteczkach.

Właściwości eterów
1.

Budowa:
atom wodoru grupy –OH w cząsteczce hydroksyzwiązku organicznego został zastąpiony
podstawnikiem alifatycznym (R) lub aromatycznym (Ar),

Podział:
podział ze względu na rodzaj grup węglowodorowych:

−

alifatyczne,

- O – R

np. C

– O – C

eter dietylowy (etoksyetan)

– O – CH

eter etylowo – metylowy (metoksyetan)

−

aromatyczne
np. C

– O –C

eter difenylowy

Właściwości:
a)

mają przyjemne, charakterystyczne zapachy, są lŜejsze od wody, lotne, palne,

brak wodoru połączonego bezpośrednio z tlenem powoduje:

−

utratę moŜliwości tworzenia wiązań wodorowych między cząsteczkami eteru –
dlatego mają one niskie temperatury wrzenia (niŜsze niŜ alkohole o tej samej
ilości atomów węgla),

−

mała reaktywność (nie reagują np. z sodem),

wiązanie eterowe jest odporne na działanie zasad, utleniaczy, reduktorów i nie ulega
hydrolizie,

tworzą z powietrzem mieszaninę wybuchową,

ulegają rozszczepieniu pod wpływem kwasów (zazwyczaj HI lub HBr).

Właściwości aldehydów i ketonów
1.

Wzór ogólny:
a)

aldehydy
RCHO

np. C

O – propanal

ketony
R

- CO-R

np. C

O – propanon

Reakcje charakterystyczne:
a)

aldehydów

−

próba Tollensa
CH

CHO + Ag

O → CH

COOH + 2Ag

−

próba Trommera
CH

CHO + 2Cu(OH)

→ CH

COOH+ Cu

O + 2H

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

dla ketonów

−

nie posiadają właściwości redukcyjnych,

−

dają ujemny wynik w próbie Tollensa i Trommera.

Właściwości kwasów karboksylowych
1.

Budowa kwasów karboksylowych:
R

COOH

Podział:
a)

ze względu na liczbę grup karboksylowych dzielimy je na:

−

jednokarboksylowe,

−

wielokarboksylowe,

ze względu na budowę rodnika:

−

alifatyczne:
nasycone,
nie nasycone,

−

cykloalifatyczne,

−

aromatyczne,

ze względu na dodatkową grupę funkcyjną:

−

chlorowocokwasy,

−

hydroksykwasy,

−

aminokwasy,

−

aldehydokwasy,

−

ketonokwasy

Właściwości:
a)

reakcje z udziałem wodoru grupy karboksylowej:

−

dysocjacja,

−

tworzenie soli:
reakcja z aktywnymi metalami,
reakcja z tlenkami metali,
reakcja z wodorotlenkami,
wypieranie słabych kwasów z roztworów ich soli ,

reakcje polegające na rozerwaniu wiązania węgiel – tlen grupy hydroksylowej,

redukcja,

dekarboksylacja.

Właściwości estrów kwasów organicznych i nieorganicznych
1.

Budowa

Produkty reakcji alkoholi i fenoli z kwasami karboksylowymi (albo niektórymi ich

pochodnymi) lub kwasami nieorganicznymi:

estry kwasów karboksylowych (R

COOH) – pochodne kwasów, w których grupa

hydroksylowa grupy –COOH została zastąpiona grupą – OR

, gdzie R

jest resztą

alkilowa lub arylową:
R

– COO – R

np. CH

–COO–C

octan etylu

estry kwasów nieorganicznych:
np. CH

–CH

–O–NO

azotan (V) etylu.

Właściwości:
a)

lotne ciecze (estry niŜszych kwasów i alkoholi), trudno rozpuszczalne w wodzie,
o gęstości mniejszej od gęstości wody, o charakterystycznych przyjemnych
zapachach (w miarę wzrostu długości łańcucha węglowego zapach znika),

palne,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

hydroliza:

−

kwasowa – odwrócenie reakcji estryfikacji:

R’COOR’’ + H

→



R’COOH + R’OH

−

zasadowa – praktycznie nie odwracalna:

R’COOR’’ + NaOH



 →



R’COONa + R’OH

amonoliza,

alkoholiza.

Znaczenie:
a)

estry kwasów nieorganicznych:

−

występują w organizmach Ŝywych (np. estry kwasu fosforowego),

−

stosowane przemysłowo,

estry kwasów karboksylowych:

−

rozpowszechnione w przyrodzie:
substancje zapachowe roślin i owoców,
tłuszcze roślinne i zwierzęce,
woski,

−

produkowane przemysłowo:
rozpuszczalniki,
leki,
do otrzymywania perfum i substancji zapachowych.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jaki jest podział tlenków?

Podaj przykład tlenków metali?

W jaki sposób wzrasta rozpuszczalność wodorotlenków berylowców w wodzie?

Od czego zaleŜy moc kwasów?

W jaki sposób rozkłada się węglan wapnia?

Jaki jest podział alkoholi?

Jakie związki moŜemy otrzymać przez utlenianie alkoholi?

Jakie są właściwości fizyczne eterów?

Jakie jest zastosowanie estrów?

10.

Jaka jest budowa chemiczna kwasów karboksylowych?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Otrzymaj siarczan (VI) amonu Ŝelaza (II) z siarczanu (VI) Ŝelaza (II).

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

napisać równanie reakcji, sporządzić potrzebne roztwory do ćwiczenia,

rozpuścić 20g FeSO

·7H

O w 20 cm

gorącej wody,

obliczyć stechiometryczną ilość (NH

)

i rozpuścić w 20 cm

wody,

przesączyć roztwór,

zmieszać otrzymany roztwór z roztworem FeSO

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

zakwasić (uŜywając wkraplacza) roztwór kilkoma kroplami H

oraz ogrzać roztwór

do wrzenia przy uŜyciu palnika gazowego,

przesączyć roztwór w celu usunięcia zanieczyszczeń,

pozostawić do krystalizacji,

10)

wysuszyć kryształy na bibule filtracyjnej,

11)

zwaŜyć kryształy na wadze analitycznej i obliczyć wydajność,

12)

dokonać neutralizacji odczynników zgodnie z instrukcją i uprzątnąć stanowisko pracy,

13)

uzupełnić dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szkło laboratoryjne: zlewka 600–800 cm

, kolba ssawkowa, lejek Buchnera, bagietka

szklana, cylinder miarowy, krystalizator, termometr,

−

lejek,

−

bibuła filtracyjna,

−

sączek karbowany,

−

statyw do sączenia,

−

pompka wodna,

−

instrukcja do ćwiczeń,

−

odczynniki chemiczne: FeSO

·7H

(NH

)

, H

−

waga analityczna,

−

palnik gazowy.

Ćwiczenie 2

Otrzymaj hydroksowęglan miedzi (II) z soli miedzi (II).

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

napisać równanie reakcji,

sporządzić potrzebne roztwory do ćwiczenia,

rozpuścić 25 g krystalicznego siarczanu miedziowego CuSO

·5H

O w 250 cm

wody,

ogrzać roztwór do temperatury 60

C stale mieszając przy uŜyciu palnika gazowego,

dodawać do otrzymanego roztworu ogrzany roztwór sporządzony z 28,6 g krystalicznego
węglanu sodowego Na

·10H

O i 250 cm

wody,

utrzymać mieszaninę w temperaturze 60

C stale mieszając,

odsączyć powstały osad i przemyć wodą w celu usunięcia siarczanu sodowego,

suszyć otrzymany produkt w suszarce w temperaturze 80

10)

zwaŜyć i obliczyć wydajność,

11)

dokonać neutralizacji odczynników zgodnie z instrukcją i uprzątnąć stanowisko pracy,

12)

uzupełnić dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szkło laboratoryjne: zlewka 600–800 cm

, kolba ssawkowa, lejek Buchnera,

−

bagietka szklana ,cylinder miarowy, krystalizator, termometr,

−

suszarka,

−

lejek,

−

bibuła filtracyjna,

−

sączek karbowany,

−

statyw do sączenia,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

pompka wodna,

−

instrukcja do ćwiczeń,

−

odczynniki chemiczne: CuSO

·5H

O, Na

·10H

−

waga analityczna,

−

palnik gazowy.

Ćwiczenie 3

Otrzymaj triszczawianochromian (IV) potasu z dichromianu (VI) potasu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

napisać równanie reakcji,

sporządzić potrzebne roztwory do ćwiczenia,

sproszkować w moździerzu porcelanowym 9,5 g dichromianu (VI) potasu,

rozpuścić w zlewce w 400 cm

wody 11,5 g szczawianu potasu, oraz 27,5 g

krystalicznego kwasu szczawiowego,

dodać do otrzymanego roztworu małymi porcjami stale mieszając sproszkowane
dichromian (VI) potasu,

odparować do małej objętości roztwór i pozostawić do krystalizacji,

odsączyć powstały osad i przemyć wodą,

suszyć w temperaturze pokojowej,

10)

zwaŜyć i obliczyć wydajność,

11)

dokonać neutralizacji odczynników zgodnie z instrukcją i uprzątnąć stanowisko pracy,

12)

uzupełnić dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szkło laboratoryjne: zlewka 600–800 cm

, bagietka szklana, cylinder miarowy,

−

krystalizator, termometr,

−

moździerz porcelanowy,

−

zestaw do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem,

−

zestaw do ogrzewania,

−

instrukcja do ćwiczeń,

−

odczynniki chemiczne: dichromian (VI) potasu, szczawian potasu, kwas szczawiowy
krystaliczny,

−

waga analityczna.

Ćwiczenie 4

Otrzymaj srebro z odpadów laboratoryjnych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

strącić chlorek srebra (etap 1):

−

do 100g odpadów laboratoryjnych zawierających sole srebra dodać 100 cm

6 mol/dm

roztworu kwasu solnego i pozostawić na okres pół godziny,

−

przemyć odsad przez dekantację najpierw kwasem solnym, a potem wodą, cały czas
obserwując przebieg ćwiczenia,

−

napisać równanie reakcji,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

zapisać dziennik laboratoryjny zgodnie z ustaleniami.

zredukować chlorek srebra do metalicznego srebra przy uŜyciu cynku (etap 2):

−

zmieszać chlorek srebra z 2 mol/dm

kwasem solnym na gęstą papkę,

−

włoŜyć blachę cynkową do przygotowanej mieszaniny i pozostawić na kilka godzin
aŜ przestanie wytrącać się ciemny osad metalicznego srebra,

−

usunąć blachę, osad starannie wymyć woda i wygotować w rozcieńczonym
1 mol/dm

kwasie siarkowym (VI),

−

odsączyć osad i wysuszyć w temperaturze 100

C, cały czas obserwując przebieg

wiczenia,

−

przeprowadzić obserwację,

−

zapisać dziennik laboratoryjny zgodnie z ustaleniami.

zredukować chlorek srebra do srebra metalicznego formaliną (etap 3):

−

zalać chlorek srebra nadmiarem 10% wodorotlenku sodu,

−

ogrzać roztwór do 60–80

C i mieszając dodawać roztworu formaliny (40% wodny

roztwór aldehydu mrówkowego) aŜ srebro ulegnie całkowicie redukcji, tj. poddaniu
kolejnej porcji formaliny nie strąci się osad srebra,

−

wymyć otrzymany osad srebra wymyć dokładnie wodą przez dekantacje,

−

przesączyć osad, przepłukać wodą i wysuszyć w temperaturze 100

C, cały czas

obserwując przebieg ćwiczenia,

−

zapisać dziennik laboratoryjny zgodnie z ustaleniami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szkło laboratoryjne: zlewka – 2 szt. – 400 cm

, bagietka, termometr,

−

palnik,

−

zestaw do sączenia,

−

instrukcja do ćwiczeń,

−

układ okresowy pierwiastków,

−

kalendarz chemiczny,

−

odczynniki chemiczne: 6 mol/dm

roztwór kwasu solnego, 1 mol/ldm

roztwór kwasu

siarkowego (VI), chlorek srebra surowy (z odpadów), blacha cynkowa, formalina.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

omówić podział soli?



omówić próbę Tollensa?



rozpoznać hydrolizę kwasową?



wymienić przykłady kwasów tlenowych?



porównać właściwości chemiczne alkoholi i fenoli?



zdefiniować reakcje estryfikacji?



rozróŜnić tlenki zasadowe od kwasowych?



omówić zastosowanie estrów?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Preparatyka związków nieorganicznych

4.3.1. Materiał nauczania

Otrzymywanie substancji gazowych

W laboratorium chemicznym często zachodzi potrzeba otrzymywania substancji

gazowych. Gazy mogą stanowić zarówno substraty, jak i produkty procesów chemicznych, są
równieŜ stosowane jako substancje pomocnicze, np. do usuwania powietrza z aparatury.

Laboratoryjne metody otrzymywania gazów opierają się głównie na reakcjach: rozkładu,

wymiany, utlenienia i elektrolizy. Metody otrzymywania wybranych gazów są podane
w tabeli 2.

Tabela 2. Metody otrzymywania substancji gazowych [6, s. 12]

Metoda

Wzór

Przykład równania reakcji

2KMnO

→ O

↑+ MnO

+ K

MnO

2KClO

→

2KCl + 3O

↑

Rozkład termiczny

CaCO

→ CaO + CO

↑

Zn + 2HCl → H

↑

+ ZnCl

CaCO

+ 2HCl → CaCl

+ H

O + CO

↑

2NH

Cl + Ca(OH)

→ CaCl

+ 2NH

↑ + H

Wymiana

HCl

NaCl + H

→ NaHSO

+ HCl ↑

MnO

+ 4HCl → MnCl

+ 2H

O + Cl

↑

CrO

+ 16HCl →

Utlenianie

→

3Cl

↑

+ 4KCl + 2CrCl

+ 8H

HCl

+ Cl

Katoda: 2H

+ 2e → H

↑

Anoda: 2Cl

- 2e → Cl

Elektroliza wodnych
roztworów kwasów,
soli, wodorotlenków

+ 2Cl

→ H

↑+ Cl

↑

Najprostszym urządzeniem do otrzymywania gazów jest naczynie zamknięte korkiem

z rurką odprowadzającą gaz.

Otrzymywanie tlenków

ZaleŜnie od rodzaju pierwiastka połączonego z tlenem (na-II stopniu utlenienia) tlenki

dzieli się na tlenki metali np.: ZnO, CuO i niemetali np.: CO

, SO

. Tlenki moŜna

otrzymywać róŜnymi metodami (tab. 3). Wybór metody otrzymywania tlenku zaleŜy głównie
od jego właściwości fizycznych i chemicznych.

Tabela 3. Metody otrzymywania tlenków [6, s. 18]

Rodzaj reakcji

Wzór tlenku

Przykład równania reakcji

S + O

→ SO

↑

C + O

→

↑

MgO

2Mg + O

→ 2MgO

synteza z pierwiastków

4Al + 3O

→ 2Al

CaO, CO

CaCO

→

CaO + CO

↑

CuO

Cu(OH)

→ Cu + H

MgO, SO

MgSO

→ MgO + SO

↑

rozkład: soli
i wodorotlenków

2NaHCO

→ Na

+ CO

↑ + H

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2CO + O

→ 2CO

↑

2SO

+ O

→

2SO

↑

Utlenianie

MgO

2Mg + CO

→ 2MgO + C

MnO

+ H

→ MnO + H

Redukcja

FeO

+ C → 2FeO + CO ↑

CaCO

+ HCl → CO

↑

+ CaCl

+ H

wypieranie tlenku z soli
słabego kwasu (wymiana
i rozkład słabego kwasu)

NaSO

+ 2HCl → SO

↑

+ 2NaCl + H

Otrzymywanie wodorotlenków

Wodorotlenki są to związki, których skład moŜna opisać wzorem ogólnym M(OH)

gdzie M - metal. Wodorotlenki są ciałami stałymi o strukturze jonowej, a ich kryształy są
zbudowane z kationów metali i anionów wodorotlenkowych OH

. Wodorotlenki

charakteryzują się róŜną rozpuszczalnością w wodzie. Wodorotlenki litowców bardzo dobrze
rozpuszczają się w wodzie. Roztwory wodne tych związków mają odczyn silnie zasadowy.
W laboratorium chemicznym otrzymuje się wodorotlenki głównie w reakcji strącania
z roztworu odpowiedniej soli. Metody otrzymywania wodorotlenków są podane w tabeli 4.

Tabela 4. Metody otrzymywania wodorotlenków [6, s. 20]

Metoda

Wzór

Przykład równania reakcji

2Na + H

O → 2NaOH + H

↑

roztwarzanie
wybranych metali i ich
tlenków w wodzie

Wodorotlenki
litowców
i berylowców (prócz
Be(OH)

)

MgO + H

O → Mg(OH)

MgCl

+ 2NaOH → Mg(OH)

↓ + 2NaCl

wytrącanie osadu
wodorotlenku z
roztworu odpowiedniej
soli

Wszystkie
wodorotlenki poza
wodorotlenkami
litowców

FeCl

+ 3NaOH → Fe(OH)

↓ + 3NaCl

hydroliza wybranych
soli

Wodorotlenki metali
amfoterycznych

2CrCl

+ 3Na

S + 6H

O →

→ 2Cr(OH)

↓

+ 6NaCl + 3H

S ↑

Otrzymywanie kwasów

Skład kwasów moŜna przedstawić wzorem ogólnym H

R, w którym R – oznacza resztę

kwasową. Kwasy dzieli się na kwasy tlenowe (H

, HNO

, H

) i beztlenowe

(HCl

, H

, HBr

). Kwasy otrzymuje się w:

−

reakcji bezwodnika kwasowego z wodą (powstaje kwas tlenowy),

np.

+ H

O → H

−

rozpuszczanie w wodzie wodorku niemetalu (powstaje kwas beztlenowy),

HCl

(g)

+ H

O → HCl

(aq)

−

reakcji soli z kwasem, w wyniku której powstaje inna sól i inny kwas (jeden z produktów
musi być trudno rozpuszczalny w wodzie, słabo zdysocjonowany bądź lotny).

np. Na

SiO

+ 2HCl → 2NaCl + H

SiO

↓

2NaCl + H

→ Na

+ 2HCl↑

Otrzymywanie soli

Solą nazywa się substancję, która w roztworze wodnym dysocjuje na dodatni jon metalu

lub jon amonowy NH

i na ujemny jon reszty kwasowej. Sole powstają w róŜny sposób, np.

działaniem kwasu na metal, np.

Zn + H

→

ZnSO

+ H

↑

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tak działają kwasy na metale znajdujące się na lewo od wodoru w szeregu napięciowym

metali. Kwasy utleniające mogą działać takŜe na metale znajdujące się w szeregu
napięciowym metali na prawo od wodoru, lecz wówczas oprócz soli nie powstaje wodór, lecz
produkt redukcji kwasu, np.

Cu + 4HNO

(stęŜ.) → Cu (NO

)

+ 2NO

↑

+ H

działaniem kwasu na tlenki metalu, np.

CaO + 4HCl →CaCl

+ H

działaniem kwasu na wodorotlenki metali lub odwrotnie, np.

HNO

+ NaOH → NaNO

+ H

Cu(OH)

+ 2HNO

→ Cu(NO)

+ 2H

działaniem kwasu lub bezwodnika kwasowego na węglany, np.

CaCO

+ 2HCl →CaCl

+ CO

↑

+ H

+ SO

→ Na

+ CO

↑

działaniem mocnych zasad na niektóre metale, np.

Al + NaOH + 3H

O → Na[Al(OH)

] + 1,5H

↑

Tworzy się glinian sodowy, a ściślej czterohydroksoglinian sodowy,

działaniem bezwodników kwasowych na zasady, np.

2NaOH + CO

→ Na

+ H

działaniem bezwodników kwasowych na zasadowe tlenki metali, np.

CaO + CO

→ CaCO

działaniem niemetali na metale, np.

Fe + S → FeS

Ca + H

→

CaH

działaniem soli jednych kwasów na sole innych kwasów, czyli w wyniku reakcji
podwójnej wymiany między solami, np.

NaCl + AgNO

→ AgCl ↓ + NaNO

(NH

)

+ BaCl

→ BaSO

↓ + 2NH

Z tego typu reakcji otrzymywania soli korzysta się szczególnie wówczas, gdy jeden

z produktów reakcji jest trudno rozpuszczalny w wodzie.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jaki jest wpływ temperatury na jakość wytrąconych kryształów soli?

Jakie znasz metody otrzymywania substancji gazowych?

Jakie tlenki otrzymujemy przez utlenianie?

Jakie surowce naleŜy zaproponować, aby otrzymać wodorotlenek cynku?

Czym charakteryzują się wodorotlenki litowców?

Jakie są metody otrzymywania wodorotlenków?

Jaką metodą moŜemy otrzymać kwas solny?

W jaki sposób moŜna otrzymać tlenek wapnia?

Co rozumiesz pod pojęciem bezwodnika kwasowego?

10.

Jakie znasz metody otrzymywania azotanu (V) srebra?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Otrzymaj siarczan (VI) Ŝelaza (II) z Ŝelaza metalicznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

napisać równanie reakcji oraz sporządzić potrzebne roztwory do ćwiczenia,

odtłuścić 10 g Ŝelaza pod wyciągiem płucząc go kilka razy małymi porcjami benzyny
ekstrakcyjnej,

rozłoŜyć Ŝelazo na bibule i bardzo dokładnie wysuszyć, poczekać, aŜ rozpuszczalnik
odparuje,

wsypać Ŝelazo do zlewki, zalać 90 cm

2 mol/dm

roztworu kwasu siarkowego (VI),

ogrzać na łaźni wodnej, do całkowitego roztworzenia Ŝelaza,

przesączyć gorący roztwór pod próŜnią i odstawić do krystalizacji,

odsączyć wydzielone kryształy od roztworu i przemyć kilkoma cm

zimnej wody,

wysuszyć osad w temperaturze 30

C w eksykatorze,

10)

zwaŜyć suchy preparat i obliczyć wydajność,

11)

dokonać neutralizacji odczynników zgodnie z instrukcją i uprzątnąć stanowisko pracy,

12)

uzupełniać dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szkło laboratoryjne: 3 zlewki 100–150 cm

, krystalizator, bagietka, cylinder 50 cm

−

łaźnia wodna,

−

zestaw do sączenia pod próŜnią,

−

tryskawka,

−

eksykator,

−

instrukcja do ćwiczenia,

−

odczynniki chemiczne: Ŝelazo (cienki drut, małe gwoździe lub opiłki), 2 mol/dm

roztwór

kwasu siarkowego (VI), benzyna ekstrakcyjna,

−

waga analityczna.

Ćwiczenie 2

Otrzymaj siarczan (VI) chromu potasu z dichromianu (VI) potasu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodne z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

napisać równanie reakcji oraz sporządzić potrzebne roztwory do ćwiczenia,

odwaŜyć na wadze analitycznej a następnie dodać 20 g dwuchromianu potasowego do
zlewki zawierającej 150 cm

3 mol/dm

roztwór kwasu siarkowego (VI),

podgrzać zlewkę z zawartością na siatce azbestowej aŜ do całkowitego rozpuszczenia
dichromianu (VI) potasu,

ochłodzić otrzymany roztwór w łaźni wypełnionej wodą z lodem do temperatury około
10

mieszać powoli roztwór bagietką i jednocześnie wkraplać z wkraplacza 15 cm

alkoholu

etylowego,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

pozostawić do krystalizacji w niskiej temperaturze intensywnie zielony roztwór po
zakończonej reakcji,

odsączyć pod zmniejszonym ciśnieniem wydzielone kryształy na sączku w lejku sitowym
a następnie przepłukać 3–5 cm

zimnej wody destylowanej,

przelać przesącz do zlewki i zagęścić do 0,5 objętości ogrzewając na siatce azbestowej
pod wyciągiem, gdyŜ wraz z wodą odparuje z roztworu trujący aldehyd octowy,

10)

pozostawić zagęszczony roztwór do wykrystalizowania drugiej frakcji,

11)

połączyć kryształy obydwu frakcji, przemyć alkoholem etylowym,

12)

wysuszyć otrzymany preparat w temperaturze pokojowej,

13)

zwaŜyć na wadze analitycznej suchy produkt i obliczyć wydajność,

14)

dokonać neutralizacji odczynników zgodnie z instrukcją i uprzątnąć stanowisko pracy,

15)

uzupełnić dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szkło laboratoryjne: zlewka – 250 cm

,cylinder miarowy – 25 cm

, wkraplacz – 100 cm

bagietka szklana,

−

łaźnia wodna,

−

zestaw do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem,

−

tryskawka,

−

statyw z łapą,

−

palnik,

−

instrukcja do ćwiczenia,

−

odczynniki chemiczne: dichromian (VI) potasu, 3 mol/dm

roztwór kwasu siarkowego

(VI), alkohol etylowy,

−

woda destylowana,

−

waga analityczna.

Ćwiczenie 3

Otrzymaj wodorowęglan sodu z wodorotlenku sodu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodne z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

napisać równanie reakcji oraz sporządzić potrzebne roztwory do ćwiczenia,

rozpuścić 20 g wodorotlenku sodu (zwaŜonego wcześniej na wadze analitycznej)
w kolbie stoŜkowej w 60 cm

wody,

zamknąć kolbę korkiem z rurką odprowadzającą i połączyć z butlą dwutlenku węgla,

otworzyć dopływ gazu i uchylić lekko korek,

zamknąć szczelnie korek i nie odłączając od źródła gazu mieszając nasycać roztwór
dwutlenkiem węgla,

odsączyć wytrącony osad na lejku sitowym,

suszyć osad w temperaturze pokojowej,

zwaŜyć osad na wadze analitycznej i obliczyć wydajność preparatu,

10)

dokonać neutralizacji odczynników i zlikwidować stanowisko pracy,

11)

prowadzić dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

szkło laboratoryjne: kolba stoŜkowa 250 cm

, cylinder miarowy 100 cm

, biureta 50 cm

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

eksykator,

−

zestaw do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem,

−

lejek sitowy,

−

korek gumowy,

−

rurka,

−

statyw z łapą,

−

wąŜ gumowy,

−

instrukcja do ćwiczenia,

−

odczynniki chemiczne: stały wodorotlenek sodu, dwutlenek węgla, 96% alkohol etylowy,
kwas solny,

−

waga analityczna.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

podać od czego zaleŜy wydajność reakcji chemicznych?

podać nazwę aparatu jaki wykorzystuje się do wytwarzania gazów
z substancji stałej oraz ciekłej

wymienić metody otrzymywania tlenu?

podać przykłady tlenków metali i niemetali?

podać główną metodę otrzymywania wodorotlenków
w laboratorium chemicznym ?

zaproponować reakcję, w której otrzymujemy kwas solny?

podać surowce z których moŜemy otrzymać siarczan(VI) miedzi(II)?

wymienić jakie informacje powinien zawierać dziennik pracy
laboratoryjnej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Preparatyka związków organicznych

4.4.1.

Materiał nauczania

Podstawowe procesy chemiczne syntezy organicznej określają sposób prowadzenia

reakcji chemicznych charakteryzujących się podobnym chemizmem, co dotyczy wytwarzania
określonej  grupy  związków  organicznych.  Nazwa  procesu  wynika  z  rodzaju  reakcji
i wytwarzanej  grupy  związków  organicznych.  Wiele  procesów  polega  na  wprowadzeniu  do
cząsteczki  związku  organicznego  określonych  grup  funkcyjnych  przez  ich  przyłączenie  lub
podstawienie, jak chlorowanie, nitrowanie, sulfonowanie, alkilowanie, acylowanie. Oddzielna
grupę  stanowią  procesy  związane  z  przekształcaniem  grup  funkcyjnych  w  inne,  jak  na
przykład  estryfikacja,  utlenianie,  redukcja.  Zmniejszenie  masy  cząsteczkowej  substancji
i tworzenie  nowych  związków  następuje  np.  w  procesie  pirolizy,  hydrolizy,  alkoholizy.
Natomiast

zwiększenie

uzyskuje

się

procesach

kondensacji,

polikondensacji

i polimeryzacji. Prócz wymienionych, wyróŜnia się równieŜ procesy, w których następuje
zasadnicza przebudowa struktury chemicznej substratów przy niezmienionej masie
cząsteczkowej, co określane jest mianem izomeryzacji.

Klasyfikacja reakcji organicznych moŜna dokonać w róŜny sposób: na podstawie ich

przebiegu lub typu, zgodnie z rodzajem przegrupowania elektronów wiąŜących oraz według
liczby cząsteczek biorących udział w stadium wyznaczającym szybkość reakcji.

Podział reakcji na podstawie ich przebiegu lub typu:

−

reakcje addycji (symbol A) (reakcje przyłączenia)
na przykład:

−

reakcje eliminacji (symbol E)
na przykład:

−

reakcje substytucji (symbol S) (reakcje podstawienia)
na przykład:

W reakcjach organicznych wszystkich trzech wymienionych typów mogą zachodzić

przegrupowania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podział reakcji na podstawie przegrupowań elektronów wiąŜących:

−

reakcje rodnikowe

W przebiegu reakcji rodnikowych wiązanie kowalencyjne zostaje w sposób

symetryczny przerwane lub teŜ utworzone, to znaczy, Ŝe powstają produkty (przejściowe)
zawierające niesparowane (samotne) elektrony; produkty takie noszą nazwę rodników.

−

reakcje polarne, jonowe

W przypadku reakcji jonowych wiązania kowalencyjne zostają przerwane lub teŜ

utworzone  niesymetrycznie,  to  znaczy,  Ŝe  wiąŜąca  para  elektronowa  pozostaje  przy
jednym  z  atomów  tworzących  to  wiązanie,  albo  teŜ  zostaje  przez  ten  atom  przyjęty
w przypadku  tworzenia  się  nowego  wiązania.  W  reakcji  tego  rodzaju  biorą  zazwyczaj
udział jony.  Karbokationy  i karboaniony występują zwykle tylko jako nietrwałe produkty
przejściowe.

Reakcje organiczne dzieli się na:

−

reakcje nukleofilowe (symbol N),

−

reakcje elektrofilowe (symbol E).

Stwierdzenie, czy dana reakcja organiczna jest reakcją nukleofilową czy elektrofilową,

oparte jest na charakterze odczynnika biorącego udział w przemianie. Jest sprawą oczywistą,
Ŝ

e reakcje nukleofilowe i elektrofilowe są, podobnie jak reakcje utlenienia i redukcji,

nierozłącznie wzajemnie powiązane. Rozeznanie, czy jeden z elementów reakcji jest
produktem czy substratem reakcji, jest często sprawą umowną. Na przykład poniŜszą reakcję
moŜna zinterpretować w sposób dwojaki: jako addycję nukleofilową trójalkiloaminy
(produkt) do trójfluorku boru (substrat), albo teŜ jako elektrofilową addycję trójfluorku boru
(produkt) do trójalkiloaminy (substrat):

Odczynniki nukleofilowe:

−

aniony,

−

związki z wolnymi parami elektronowymi,

−

związki z wiązaniami wielokrotnymi,

−

związki aromatyczne.

Odczynniki elektrofilowe:

−

kationy,

−

związki zawierające luki elektronowe,

−

alkiny,

−

związki zawierające grupy karbonylowe,

−

fluorowce.

Podstawowe laboratoryjne procesy chemiczne
1.

Fluorowcowanie

Reakcja fluorowcowania polega na wprowadzeniu fluorowca do cząsteczki związku

organicznego. Na podstawie obserwacji reaktywności moŜna zestawić fluorowce w szereg
zgodnie z ich reaktywnością:

>Cl

>Br

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

RóŜnice reaktywności są tak duŜe, Ŝe praktycznie tylko chlorowanie i bromowanie

zachodzi z szybkością umoŜliwiającą zastosowanie tych reakcji.
Działanie fluorowcem na alkan jest przykładem reakcji łańcuchowej, tzn. reakcji obejmującej
serię etapów, przy czym w kaŜdym z nich powstaje reaktywny produkt powodujący
rozpoczęcie następnego etapu.

Reaktywność alkenów jest większa od reaktywności odpowiednich alkanów, gdyŜ

elektrony podwójnego wiązania C=C są bardziej reaktywne. Takie reagenty jak fluorowce
(Cl

,Br

) lub fluorowcowodory (HCl, HBr) przyłączają się do podwójnych wiązań

alkenów,  tworząc  związki  nasycone,  a  reakcje  te  znajdują  szerokie  zastosowanie  w  syntezie
organicznej.  Reakcje  przyłączania  się  fluorowców  do  alkenów  przebiegają  w  zasadzie
w ciemności  i  w  obecności  czynników  wiąŜących  wolne  rodniki  –  przemawia  to  przeciw
mechanizmowi wolnorodnikowemu – jakkolwiek nie wyklucza go w pewnych warunkach.

Mechanizm jonowy

Mechanizm rodnikowy

Estryfikacja
Estryfikacja to proces chemiczny zachodzący pomiędzy alkoholem a kwasem

organicznym lub nieorganicznym.

RCOOH +HOR

→

RCOOR

+ H

Estryfikację wykorzystuje się równieŜ do produkcji poliestrów, jak na przykład

politereftalanu  etylu,  cennego  półproduktu  do  wyrobu  włókien,  farb  i  lakierów.  Z  estrów
nieorganicznych  wymienić  moŜna  znany  materiał  wybuchowy,  nitroglicerynę  otrzymywaną
w  wyniku  działania  mieszaniny  nitrującej  na  glicerol.  Oprócz  tego  wytwarzanych  jest  wiele
innych półproduktów i produktów, jak octan winylu, metakrylan metylu. Estryfikację stosuje
się równieŜ przy wytwarzaniu wielu środków leczniczych, jak na przykład salicylanu metylu
w wyniku reakcji alkoholu metylowego z kwasem salicylowym:

kwas salicylowy

metanol

salicylan metylu

woda

Estry mają przyjemne i charakterystyczne zapachy są lŜejsze od wody, lotne palne. Brak

wodoru połączonego bezpośrednio z tlenem powoduje:

−

utratą moŜliwości tworzenia wiązań wodorowych miedzy cząsteczkami estru – dlatego
mają one niskie temperatury wrzenia,

−

małą reaktywność.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Inne metody otrzymywania estrów

Poza klasyczną metodą działania kwasem na alkohol jest wiele innych sposobów

otrzymywania estrów, np.: reakcja pomiędzy solami kwasów organicznych z metalami
cięŜkimi i halogenowymi pochodnymi alkanów:

−

acylowanie alkoholi i fenoli za pomocą bezwodnika lub chlorków kwasowych
wg reakcji:

R─ CO ─ Cl + R

─

OH → R─ COOR

+ HCl

−

alkoholiza (transestryfikacja) jest rzadko stosowaną metodą otrzymywania estrów
polegającą na wymianie grup węglowodorowych między estrem a alkoholem. W wyniku
takiej reakcji otrzymujemy nowy ester i inny alkohol, wg równania:

−

działanie kwasów organicznych na węglowodory nienasycone:
Reakcja addycji alkoholi do ketenów, wg równań:

−

działanie alkoholu na nitryl w obecności stęŜ. H

R─CN + H

O + R

─OH + H

→ R─ COOR

+ NH

HSO

Sulfonowanie
Sulfonowanie stanowi proces polegający na podstawieniu wodoru grupą sulfonową –

H w związku organicznym. W jego wyniku otrzymuje się kwasy sulfonowe. Środkami

sulfonującymi są: kwas siarkowy (VI), oleum, trójtlenek siarki, wodorosiarczany (VI) sodu
i potasu, kwas chlorosulfonowy. Najczęściej jednak stosuje się kwas siarkowy (VI) o stęŜeniu
powyŜej 92% i oleum o stęŜeniu 20 lub 60% SO

. Sulfonowanie wymaga pewnego

granicznego  stęŜenia  trójtlenku  siarki  w  środku  sulfonującym,  róŜnego  dla  róŜnych
związków.  Korzystniej  przy  tym  stosować  bardzo  stęŜone  oleum,  gdyŜ  wówczas  potrzebna
jest  mniejsza  ilość  SO

i mniej powstaje kwasu odpadowego. Węglowodory alifatyczne

sulfonują się trudno, łatwiej natomiast aromatyczne. Reakcje sulfonowania są egzotermiczne.

benzen

kwas

woda

benzenosulfonowy

Kondensacja
Kondensacja to proces łączenia się dwóch lub wielu cząsteczek związków organicznych

z wytworzeniem cząsteczki nowej większej i (najczęściej) prostych produktów ubocznych,
takich jak woda, chlorowodór, amoniak, wodór, fluorowce, alkohol.

WaŜniejsze procesy kondensacji to:

−

kondensacja aldolowa, polegająca na reakcji pomiędzy dwiema cząsteczkami aldehydów
w środowisku zasadowym:

aldehyd octowy

aldehyd 3-hydroksybutanal

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

kondensacja połączona z odwodnieniem, na przykład otrzymywanie aldehydu
akrylowego (akroleina) z aldehydów: mrówkowego i octowego:

aldehyd mrówkowy aldehyd octowy

aldehyd akrylowy

woda

−

kondensacja, zachodząca z wydzieleniem chlorowodoru, na przykład między aminami
i chloropochodnymi, w poniŜszym przypadku prowadząca do benzylidenu:

anilina chlorek benzylu

pochodna aniliny

chlorowodór

−

kondensacja przez karboksylowanie, tzw. reakcja Kolbego–Schmitta, pozwalająca na
otrzymywanie kwasu salicylowego.

Nitrowanie
Nitrowanie polega na podstawieniu wodoru grupą nitrową – NO

w związku

organicznym.  Najczęściej  stosowanymi  środkami  nitrującymi  są  mieszanina  kwasu
azotowego  (V)  i  siarkowego  (VI)  (mieszanina  nitrująca).  Obecność  kwasu  siarkowego  (VI)
w mieszaninie  nitrującej  jest  niezbędna  do  otrzymania  jonów  nitroniowych  (NO

), które są

zasadniczym czynnikiem nitrującym. Reakcja nitrowania przebiega zgodnie z równaniem:

Ar ─ H + HO ─ NO

→ Ar ─ NO

+ H

Metody otrzymywania związków nitrowych:

−

podstawianie,
Fluorowcoalkany poddane działaniu azotanu (III) sodu wymieniają atom fluorowca na
anion azotanu (III), przy czym obok związków nitrowych mogą powstawać równieŜ estry
kwasu azotowego (III):

R― Cl + NaNO

→

R―NO

+ NaCl

nitrozwiązek

R— Cl + NaNO

→ R ― ONO + NaCl

ester

−

utlenianie amin pierwszorzędowych alifatycznych:

2CH

+ 3O

→

2CH

2 H

1-aminopropan

1-nitropropan

i amin pierwszorzędowych aromatycznych, np. aniliny:

+ 3O

→ 2C

anilina

nitrobenzen

−

bezpośrednie nitrowanie węglowodorów kwasem azotowym (V).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W przypadku węglowodorów alifatycznych najłatwiej proces przebiega w fazie gazowej,

podczas przepuszczania mieszaniny nasyconego węglowodoru z parami kwasu
azotowego (V) przez reaktor rurkowy.

Reakcje nitrowania związków aromatycznych prowadzi się na ogół w temperaturze od

273 do 330 K (0–60

C). W temperaturach wyŜszych reakcja często przebiega zbyt

gwałtownie, poniewaŜ kwas azotowy (V) moŜe utlenić substrat, czego efektem bywa wybuch.
ObniŜenie temperatury hamuje działanie utleniające HNO

. Wzrost temperatury sprzyja

równieŜ  zwiększeniu  liczby  grup  nitrowych  wprowadzanych  do  pierścienia.  Powoduje  to
tworzenie  się  substancji  ubocznych  (jeśli  w  załoŜeniu  otrzymywana  miała  być
mononitropochodna)  i niebezpieczeństwo  rozkładu  produktu  z  wydzielaniem  duŜej  ilości
ciepła  (wybuch).  Aby  uniknąć  miejscowego  przegrzania  mieszaniny  reakcyjnej,  naleŜy
podczas nitrowania mieszać ją intensywnie.
6.

Diazowanie
Znane są liczne związki organiczne zawierające dwa lub więcej atomów azotu

połączonych z sobą wiązaniami pojedynczymi lub wielokrotnymi.

W związkach diazowych grupa funkcyjna połączona jest z jednym podstawnikiem

alkilowym lub akrylowym. Związki te odznaczają się duŜa reaktywnością i są szeroko
stosowane w syntezie organicznej.
Sole diazoniowe powstają podczas reakcji diazowania – procesu zachodzącego pomiędzy
I-rzędowymi aminami aromatycznymi, a kwasem azotowym (III) zgodnie z równaniem:

gdzie: Ar – podstawnik

X – reszta kwasowa

Związki diazoniowe otrzymywane są takŜe w reakcji azotanów (III) alkilowych z solami

I-rzędowymi amin aromatycznych:

gdzie: R – oznacza podstawnik

Ilościowe wydzielanie azotu z rozpadu nietrwałej soli diazoniowej powstałej podczas

diazowania amin alifatycznych kwasem azotowym (III), zostało wykorzystane do analizy
białek, peptydów i aminokwasów w metodzie van Slyke'a:

Reakcja sprzęgania

Proces ten przebiega łatwo w wodnych roztworach i w niskich temperaturach, ale

z powodu słabych właściwości elektrofilowych jonów diazoniowych ogranicza się go do
związków aromatycznych zawierających silnie aktywne grupy, takich jak fenole czy aminy.
Produktami sprzęgania są związki azowe:

związek diazowy

związek azowy

sól diazoniowa

p-hydroksyazobenzen

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

chlorek winylu

monomer

Przebieg reakcji sprzęgania z aminami zaleŜy od ich rzędowości. I- i II-rzędowe aminy

aromatyczne w reakcji sprzęgania tworzą nietrwałe związki diazoaminowe. Związki te
w środowisku kwaśnym ulegają przegrupowaniu do związków azowych:

p-aminoazobenzen

III-rzędowe aminy aromatyczne najłatwiej ulegają reakcji sprzęgania w roztworach o pH

4-5, a produktami reakcji są związki azowe:

3-chloro– 4’-N. N-dimetyloaminoazobenzen

W reakcji sprzęgania powstają połączenia azowe naleŜące do grupy barwników, np.

heliantyna (oranŜ metylowy).
7.

Polimeryzacja
Polimeryzację stosuje się do otrzymywania związków wielkocząsteczkowych

wykorzystywanych  do  produkcji  tworzyw  sztucznych  i  syntetycznych.  Przez  polimeryzację
otrzymuje  się  związki  wielkocząsteczkowe  z  substratów  zwanych  monomerami,  które
stanowią  cząsteczki  tego  samego  związku  mające  odpowiednio  reaktywne  jedno  lub  dwa
wiązania  podwójne.  Polimeryzacja  polega  na  połączeniu  się  duŜej  liczby  cząsteczek
monomeru w łańcuch, na przykład podczas otrzymywania polichlorku winylu:

Liczbę cząsteczek monomeru, która weszła w skład wytworzonej cząsteczki polimeru,

określa się jako stopień polimeryzacji.

W procesie polimeryzacji wyróŜnia się trzy następujące etapy:

zainicjowanie reakcji polimeryzacji,

szybki wzrost łańcucha polimeru,

zakończenie wzrostu łańcucha polimeru.

W reakcjach podstawiania fluorowca, nitrowania i sulfonowania obowiązują reguły

podstawiania (przyczyną – odmienne oddziaływanie grup z elektronami sekstetu
elektronowego):

−

połoŜenie grupy wchodzącej do pierścienia benzenu określone jest jako podstawnik juŜ
obecny,

diazoaminobenzen

polichlorek winylu

polimer

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

podstawniki I-go rodzaju (np. -NH

, -OH, -CH

, -Cl, -Br) kierują nową grupę

w połoŜenia orto- i para-, przy czym z reguły zwiększają szybkość reakcji podstawiania,
(wyjątkiem fluorowce),

−

podstawniki II-go rodzaju (np. -NO

, -SO

H, -COOH, -CHO) kierują nową grupę

w połoŜenie meta- szybkość reakcji jest mniejsza niŜ w przypadku benzenu,

−

w przypadku obecności podstawników obu rodzajów, wpływ kierujący grup I-go rodzaju
dominuje nad wpływem grup II-go rodzaju.

Utlenianie

Reakcję utleniania związków organicznych określa się jako proces odszczepiania atomów

wodoru (odwodornienie, dehydrogenacja) lub wprowadzenie atomów węgla.

MoŜna dokonać następującej klasyfikacji reakcji utleniania związków organicznych:

−

reakcje związane z utratą atomu (ów) wodoru przez cząsteczkę substratu, np. przejście od
układu alicyklicznego do aromatycznego,

−

reakcje, w których cząsteczka substratu pozyskuje atom tlenu, np. utlenianie aldehydów
do kwasów organicznych,

−

reakcje, w wyniku których do cząsteczki w miejscu atomu wodoru wprowadzone zostają
atomy fluorowca, siarki lub azotu, np. chlorowcowanie węglowodorów nasyconych.

Utlenianie jest szeroko stosowane w syntezie organicznej do otrzymywania między

innymi:
a)

alkoholi przez utlenianie olefin,

aldehydów i ketonów przez utlenianie alkoholi i węglowodorów,

kwasów przez utlenianie alkoholi, aldehydów i węglowodorów.

Utlenianiu ulegają: alkohole, aldehydy, ketony, węglowodory nienasycone, węglowodory

aromatyczno – alifatyczne, hydrosokwasy, aminy aromatyczne.

Związki organiczne tym łatwiej ulegają utlenieniu, im wyŜsza jest ich zdolność do

oddawania elektronów (nukleofilowość). Produkty utlenienia zaleŜą od rodzaju substratów
i czynnika utleniającego.
9.

Redukcja

Redukcja to proces, w którym następuje zmniejszenie stopnia utlenienia substancji

redukowanej. Reduktor w tym procesie ulega utlenieniu. Podczas reakcji redukcji następuje
zmniejszenie krotności wiązań bądź odebranie od cząsteczki jednego lub kilku atomów tlenu
lub innego atomu, jak siarki, azotu, chloru. Towarzyszyć temu moŜe wprowadzenie do
cząsteczki atomów wodoru. W przemyśle redukcji są poddawane:

−

związki aromatyczne zawierające azot,

−

kwasy tłuszczowe i ich estry,

−

tlenek węgla w procesie tzw. metanizacji gazu,

−

produkty naftowe w procesie hydrorafinacji.

Główną reakcją przy produkcji aniliny i innych amin na duŜa skalę jest zazwyczaj

redukcja katalityczna nitrozwiązków wodorem w fazie gazowej:

Redukcję związków organicznych prowadzi się za pomocą róŜnych substancji

o właściwościach redukujących. Dobór czynnika redukującego zaleŜy od:

−

substancji redukowanej,

−

oczekiwanego produktu,

−

warunków prowadzenia reakcji.

nitrobenzen

wodór

anilina

woda

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Najczęściej stosuje się następujące czynniki redukujące:

–

wodór gazowy,

–

wodór otrzymywany w środowiskach kwasowym i zasadowym,

–

związki o właściwościach redukujących: H

S, HI, Na

, Na

S, SnCl

Prowadząc reakcję redukcji i utleniania naleŜy ściśle przestrzegać przepisu

preparatywnego  –  stosować  odpowiednie  ilości  substratów  i  kontrolować  temperaturę.
Utlenianie  jest  reakcją  egzoenergetyczną  i  nie  moŜna  dopuścić  do  gwałtownego  wzrostu
temperatury.  Koniecznie  jest  staranne  mieszanie  reagentów,  poniewaŜ  przyspiesza  ono
reakcję i zapobiega miejscowym przegrzaniem.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:

Jaki jest podział reakcji na podstawie ich przebiegu?

W jaki sposób moŜna odróŜnić reakcje nukleofilowe od elektrofilowych?

Jakie znasz odczynniki nukleofilowe?

W jaki sposób moŜna uszeregować fluorowce zgodnie z ich reaktywnością?

Czym róŜni się mechanizm rodnikowy od jonowego?

Co rozumiesz pod pojęciem acylowanie?

Jakie znasz metody otrzymywania estrów?

Jakie znasz środki sulfonujące?

Na czym polega proces polimeryzacji?

10.

Jakie substraty poddawane są reakcji redukcji?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Otrzymaj kwas sulfanilowy z aniliny.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

napisać równanie reakcji oraz sporządzić potrzebne roztwory do ćwiczenia,

wlać 4 cm

stęŜ. H

do suchej okrągłodennej kolbki dwuszyjnej zaopatrzonej,

w termometr i chłodnicę zwrotną powietrzną,

dodać 7 cm

aniliny,

ogrzać mieszaninę w elektrycznym płaszczu grzejnym do temperatury 170–180°C,

oziębić mieszaninę i wlać ją stale mieszając do zimnej wody, a wtedy kwas sulfanilowy
wydziela się w postaci kryształów,

odsączyć kryształy i przemyć wodą,

dokonać neutralizacji odczynników zgodnie z instrukcją i uporządkować stanowisko
pracy,

uzupełnić dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

szkło laboratoryjne: okrągłodenna kolba dwuszyjna ze szlifem, termometr, chłodnica
zwrotna, dwie zlewki, krystalizator,

–

statyw Ŝelazny z łapą,

–

elektryczny płaszcz grzejny, instrukcja do ćwiczenia,

–

odczynniki chemiczne: stęŜ. kwas siarkowy (VI), anilina.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Otrzymaj octan etylu z kwasu octowego i etanolu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

wlać do kolby destylacyjnej 7,5 cm

etanolu i 7,5 cm

stęŜonego H

dodać kamyczki wrzenne i zamknąć kolbę wkraplaczem,

wlać do wkraplacza 20 cm

lodowatego kwasu octowego o gęstości d= 1,371 g/cm

i 20 cm

etanolu,

wymieszać dokładnie zawartość wkraplacza wraz z kolbą,

zmontować zestaw do destylacji zgodnie z instrukcją stanowiskową na łaźni wodnej
i rozpocząć powolne ogrzewanie,

dodać mieszaninę z wkraplacza wtedy gdy ciecz w kolbce zacznie wrzeć, (szybkość
dodawania musi być równa szybkości oddestylowania estru),

przerwać ogrzewanie po dodaniu całej zawartości wkraplacza,

zebrać destylowany ester w uprzednio zwaŜonej kolbce stoŜkowej,

zwaŜyć preparat na wadze analitycznej i obliczyć wydajność.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

rozdzielacz o poj. 500 cm

–

kolba destylacyjna,

–

chłodnica Liebiga,

–

przedłuŜacz,

–

odbieralnik,

–

łaźnia wodna,

–

węŜe gumowe do chłodnicy,

–

cylinder miarowy o poj. 400 cm

, 200 cm

i 10 cm

–

dwie zlewki o poj. 400 cm

i 200 cm

–

statyw,

–

dwie łapy metalowe,

–

odczynniki chemiczne: alkohol etylowy, kwas siarkowy (VI) stęŜony, lodowaty kwas
octowy,

–

waga analityczna,

–

instrukcja stanowiskowa.

Ćwiczenie 3

Otrzymaj nitrobenzen z benzenu i kwasu azotowego (V).

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

napisać równanie reakcji oraz sporządzić potrzebne roztwory do ćwiczenia,

wlać do kolby okrągłodennej trójszyjnej o poj. 250 cm

zaopatrzonej w chłodnicę

powietrzną, wkraplacz i termometr 20 cm

stęŜ. HNO

dodać bardzo powoli delikatnie mieszając 20 cm

stęŜ. H

wkroplić do mieszaniny nitrującej 18 cm

benzenu, co spowoduje wytworzenie się na

powierzchni cieczy oleistej warstwy koloru słomkowo Ŝółtego,

ogrzać mieszaninę przez pół godziny utrzymując temperaturę 60°C,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przelać zawartość kolby do rozdzielacza i oddzielić warstwę dolną składającą się
z mieszaniny HNO

i H

od warstwy górnej, która zawiera nitrobenzen,

wytrząsnąć oddzieloną organiczną warstwę nitrobenzenu z 1 mol/dm

(aŜ do

chwili gdy przestaną się wydzielać banieczki CO

), a następnie z 20 cm

wody,

oddzielić warstwę nitrobenzenu do suchej kolbki,

10)

dodać 1 g bezwodnego CaCl

i pozostawić dotąd, aŜ ciecz początkowo mleczna stanie się

zupełnie przeźroczysta,

11)

sączyć otrzymany produkt przez mały lejek zapatrzony w bibułę,

12)

zwaŜyć preparat na wadze analitycznej i obliczyć wydajność,

13)

dokonać neutralizacji odczynników zgodnie z instrukcją i uporządkować stanowisko
pracy,

14)

prowadzić dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

szkło laboratoryjne: kolba okrągłodenna trójszyjna 250 cm

ze szlifem, chłodnica

powietrzna, wkraplacz, termometr, rozdzielacz, dwie zlewki, lejek,

–

palnik,

–

mieszadło mechaniczne,

–

zestaw do sączenia,

–

instrukcja do ćwiczenia,

–

odczynniki chemiczne: benzen, stęŜ. kwas azotowy (V), stęŜ. kwas siarkowy (VI),
bezwodny chlorek wapnia, 1 mol/dm

roztwór węglanu sodu,

–

waga analityczna.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

podać najwaŜniejsze procesy kondensacji?

określić przykładowe produkty reakcji sulfonowania?

wymienić etapy procesu polimeryzacji?

zdefiniować pojęcie estryfikacji?

wymienić związki organiczne, które ulegają utlenieniu?

zaproponować metodę otrzymywania salicylanu metylu?

podać metody otrzymywania estrów?

zdefiniować pojęcie alkoholizy?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Przemiany fazowe

4.5.1. Materiał nauczania

Fazą nazywamy kaŜdą fizycznie i chemicznie jednolitą część układu oddzieloną od

pozostałych wyraźnymi granicami. Na przykład roztwór rzeczywisty składający się z dwóch
lub większej liczby składników uwaŜa się za jednofazowy, a dwie ciecze, chemicznie
jednorodne wzajemnie nierozpuszczalne w stanie równowagi tworzą układ dwufazowy.
Substancje stałe róŜne pod względem składu chemicznego lub mające identyczny skład, lecz
róŜniące się strukturą krystaliczną (odmianą alotropową), stanowią róŜne fazy.

Przez układ rozumiemy ogół substancji biorących udział w badanym procesie, często

wraz z przyrządami słuŜącymi do przeprowadzania tego procesu. Układ lub fazę złoŜone
z jednego składnika nazywamy jednorodnymi, fazę lub układ złoŜone z wielu składników
wielorodnymi.

Przez pojęcie składnik rozumiemy zbiór jednakowego rodzaju indywiduów chemicznych.

Na przykład czysta woda jest układem jednoskładnikowym, czyli jednorodnym, a wodny
roztwór cukru zawierający cząsteczki wody H

O i cukru C

jest układem

wieloskładnikowym, czyli niejednorodnym.

Zgodnie z tym chemicznie czysta woda jest układem jednorodnym i jednolitym, woda

ciekła znajdująca się w równowadze z lodem jest układem jednorodnym, lecz niejednolitym.
Z kolei wodny roztwór cukru jest układem niejednorodnym, lecz jednolitym.

KaŜda faza oddzielona jest powierzchnią graniczną od innej fazy, z którą się styka.

Powierzchnię  odgraniczającą  od  siebie  poszczególne  fazy  układu  nazywamy  powierzchnią
granicy faz albo po prostu granicą faz. Granicy faz nie naleŜy jednak  rozumieć jedynie jako
dwuwymiarowego  pojęcia  geometrycznego.  ChociaŜ  przejściu  od  jednej  fazy  do  drugiej
towarzyszy  zwykle  ostra  zmiana  właściwości,  np.  gęstości,  współczynnika  załamania  itp.  to
na  granicy  faz  istnieje  przestrzeń  obejmująca  kilka  lub  kilkadziesiąt  warstw  cząsteczek
o właściwościach  pośrednich  między  właściwościami  jednej  i  drugiej  fazy.  W  warstwach
powierzchniowych  –  na  granicy  faz  –  substancja  ma  specyficzne  właściwości,  odmienne  od
jej  właściwości  we  wnętrzu  poszczególnych  faz.  Z  tego  względu  takie  warstwy
odgraniczające poszczególne fazy traktowane bywają jako odrębna faza powierzchniowa.

WyróŜniamy następujące powierzchnie międzyfazowe: ciecz-gaz, ciało stałe-gaz, ciecz-

ciecz,  ciało  stałe-ciecz,  ciało  stałe-ciało  stałe.  Nietrudno  przewidzieć,  Ŝe  w  przypadku
zetknięcia  się  dwóch  faz  gazowych  lub  dwóch  cieczy  o  nieograniczonej  wzajemnej
rozpuszczalności,  w  których  przejście  od  jednej  fazy  do  drugiej  ma  charakter  ciągły,  nie
tworzą się warstwy powierzchniowe.

Przemianę fazy ciekłej w fazę stała nazywamy krzepnięciem cieczy. JeŜeli ciecz

umieścimy w zaopatrzonym w termometr naczyniu i wstawimy do mieszaniny chłodzącej, to
zaobserwujemy spadek temperatury w czasie. Wykres odczytów na termometrze, w miarę
upływu czasu, daje tzw. krzywą stygnięcia, przedstawioną na Rys. 2. Z krzywej tej wynika, Ŝe
temperatura cieczy podczas ochładzania obniŜa się aŜ do momentu, w którym rozpoczyna się
jej krzepnięcie. Od chwili rozpoczęcia krzepnięcia temperatura układu pozostaje stała,
a po zakończeniu krzepnięcia znowu obniŜa się.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 2. Krzywa stygnięcia [3, s. 130]

Podobnie, lecz w odwróconej kolejności, przebiega zjawisko podczas ogrzewania ciała

stałego. Temperatura ciała stałego podnosi się dopóty, dopóki nie zacznie ono topnieć.
Podczas topnienia temperatura układu pozostaje stała, a po jego zakończeniu zaczyna się
znowu podnosić. Zjawisko to przedstawia wykres na Rys. 3.

Rys. 3. Krzywa ogrzewania ciała stałego [3, s. 130]

Przemianę fazy stałej w gazową z pominięciem fazy ciekłej nazywamy sublimacją.

Równowaga  pomiędzy  ciałem  stałym  i  jego  parą  jest  analogiczna  do  równowagi  między
cieczą i parą. PręŜność pary sublimacji jest jednak w temperaturze pokojowej zwykle bardzo
mała  i  wzrasta  wraz  ze  wzrostem  temperatury.  Szybka  sublimacja  rozpoczyna  się  w  tej
temperaturze,  w  której  pręŜność  pary  sublimacji  jest  równa  ciśnieniu  zewnętrznemu.  Jest  to
analogiczne  do  zjawiska  wrzenia  cieczy.  Jest  to  moŜliwe  wówczas,  gdy  temperatura
sublimacji  leŜy  poniŜej  jej  temperatury  topnienia.  Jako  przykład  substancji  sublimujących
moŜna przytoczyć jod, naftalen, chlorek rtęciowy (HgCl

) i inne.

Jednolite układy wieloskładnikowe określa się ogólną nazwą roztwory. Biorąc pod uwagę

stan skupienia składników, roztwory moŜna podzielić następująco:
–

roztwory gazów w gazach,

–

roztwory gazów w cieczach,

–

roztwory gazów w ciałach stałych,

–

roztwory cieczy w gazach,

–

roztwory cieczy w cieczach,

–

roztwory cieczy w ciałach stałych,

–

roztwory ciał stałych w gazach,

–

roztwory ciał stałych w cieczach,

–

roztwory ciał stałych w ciałach stałych.

W praktyce najczęściej mamy do czynienia z roztworami gazów, cieczy lub ciał stałych

w cieczach. W roztworze na ogół wyróŜnia się rozpuszczalnik i substancję rozpuszczoną.

Rozpuszczalnikiem nazywa się zwykle ten składnik roztworu, który w roztworze

zachowuje swój pierwotny stan skupienia lub jest w zdecydowanym nadmiarze. W przyrodzie
najczęściej spotykanym rozpuszczalnikiem jest woda. Roztworami doskonałymi nazywamy
roztwory, w których nie występuje oddziaływanie cząsteczek substancji rozpuszczonej

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

między sobą i między cząsteczkami rozpuszczalnika. Roztwory rzeczywiste zbliŜają się
swoimi właściwościami do właściwości roztworów doskonałych tylko wówczas, gdy są
bardzo rozcieńczone.

W roztworze utworzonym z cieczy jako rozpuszczalnika i gazu jako substancji

rozpuszczonej, w stanie równowagi ilość gazu rozpuszczonego, zaleŜy zarówno od rodzaju
rozpuszczalnika jak i rozpuszczanego gazu. WaŜną rolę odgrywa ciśnienie i temperatura.
Rozpuszczalność gazów maleje ze wzrostem temperatury, a zwiększa ze wzrostem ciśnienia.

Stan równowagi chemicznej

Reakcje odwracalne – z danych substratów tworzą się określone produkty, a jednocześnie

produkty ulegają przemianie w substraty. Zaznaczamy je symbolem

Aa + bB

cC + dD

Stan równowagi chemicznej osiąga układ, gdy:

–

zachodzą w nim rekcje odwracalne,

–

aden z reagentów nie opuszcza środowiska reakcji,

–

parametry fizyczne układu nie ulegają zmianie (T, p, c = const),

–

nastąpi zrównanie się szybkości reakcji odwracalnych.

= v

= szybkość reakcji w prawo

= szybkość reakcji w lewo

Prawo działania mas:

–

wyprowadzenie wzoru:
dla reakcji odwracalnych

w stanie równowagi chemicznej, gdy v

= v

–

definicja: w stanie równowagi chemicznej, w kreślonej temperaturze, iloczyn stęŜeń
produktów reakcji, podniesionych do odpowiednich potęg, podzielony przez iloczyn
stęŜeń substratów, takŜe podniesionych do odpowiednich potęg, ma wartość stałą.

Stała równowagi (K):

–

stałe szybkości reakcji k1, k2 zaleŜą od rodzaju substancji reagujących, temperatury,
a nie zaleŜą od stęŜenia (Rys. 4),

Rys. 4. ZaleŜność stałej równowagi od temperatury [3, s. 175]

–

charakteryzuje liczbowo równowagę chemiczną reakcji odwracalnej. Im wyŜsza jej
wartość tym bardziej równowaga przesunięta jest w kierunku powstawania produktów
reakcji (i odwrotnie).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Czynniki wpływające na stan równowagi chemicznej:

–

zmiana stęŜenia któregokolwiek z reagentów,

–

zmiana ciśnienia,

–

zmiana temperatury.
Katalizator nie ma wpływu na połoŜenie stanu równowagi, jedynie przyspiesza jego

osiągnięcie.

Reguła przekory (ujmuje wpływ czynników zewnętrznych na stan równowagi

chemicznej): JeŜeli stan równowagi zostanie zakłócony działaniem czynnika zewnętrznego, to
w układzie rozpocznie się przemiana zmierzająca do zminimalizowania skutków działania
tego czynnika i osiągnięcie nowego stanu równowagi.

Na przykładzie reakcji ustalimy, w którą stronę przesunie się równowaga reakcji:

(g)

+ 3O

2(g)

2SO

2(g)

+ 2H

(g)

∆

H = -1038kJ

JeŜeli:

(1)

wprowadzi się tlen,

(2)

usunie się parę wodną,

(3)

ogrzeje się układ,

(4)

zwiększy się ciśnienie.

Wykorzystujemy regułę przekory, gdy:

dodatek substratu lub usunięcie produktu z układu w stanie równowagi powoduje
przesunięcie równowagi w kierunku wzrostu stęŜenia produktów:

−

wprowadzenie tlenu lub siarkowodoru przesunie równowagę w prawo,

−

(2)

wprowadzenie pary wodnej lub tlenku siarki(IV) przesunie równowagę w lewo,

podwyŜszenie temperatury układu powoduje przesunięcie równowagi w kierunku,
w którym przebiega reakcja endotermiczna:

−

(3) poniewaŜ w rozpatrywanym układzie ∆H < O – oznacza to, Ŝe reakcja w prawo
jest egzotermiczna, czyli ogrzanie układu przesunie równowagę w lewo,

podwyŜszenie ciśnienia (gdy reakcja przebiega w fazie gazowej) powoduje przesunięcie
równowagi w kierunku, w którym liczba moli produktów jest mniejsza od liczby moli
substratów:

(g)

+ 3O

2(g)

2SO

2(g)

+ 2H

(g)

−

(4)

zwiększenie ciśnienia przesunie równowagę w prawo.

Procesom

fizykochemicznym

towarzyszą

reguły

efekty

energetyczne

np.

odparowywanie cieczy. Ulatniające się cząsteczki par wykonują pracę rozpręŜenia, aby ten
proces mógł się odbywać naleŜy do układu doprowadzić ciepło wartością odpowiadające
ciepłu parowania.

Podczas przebiegu reakcji chemicznych odbywa się rozrywanie i powstawanie nowych

wiązań. Z tego względu reakcjom chemicznym towarzyszy zawsze pewien efekt energetyczny
energia chemiczna objawia się zwykle w postaci ciepła.
JeŜeli  w  reakcji  chemicznej  następuje  wydzielanie  się  gazów,  to  część  energii  chemicznej
zuŜywana  jest  na  pracę  ich  rozpręŜania.  W  termodynamice  na  ogół  nie  stosuje  się  nazwy  -
energia chemiczna i w zasadzie nie moŜna tej energii bezpośrednio mierzyć. Zamiast energii
chemicznej  uŜywa  się  pojęcia  energia  wewnętrzna.  Energia  chemiczna  jest  częścią  energii
wewnętrznej.

Energia wewnętrzna (U) jest to całkowita zawartość energii układu. Składa się ona

z energii  ruchu  cząsteczek  i  atomów,  z  energii  oscylacji  i  rotacji  atomów  względem  siebie,
z energii jądrowej oraz  wszystkich innych  form  energii zawartych w układzie, nawet takich,
których  istnienia  w  tej  chwili  nie  znamy.  Z  tego  względu  absolutna  wartość  energii

5 mol

4 mole

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wewnętrznej układu nie moŜe być poznana. MoŜna natomiast wyznaczyć zmiany energii
wewnętrznej ∆U w badanych procesach fizycznych i chemicznych.

Przez układ rozumiemy ogół substancji biorących udział w badanym procesie, często

wraz z przyrządami słuŜącymi do przeprowadzenia tego procesu. Wszystko to, co znajduje się
poza układem, będziemy określać jako otoczenie układu.

JeŜeli ścianki oddzielające układ od otoczenia nie przepuszczają ani energii, ani masy, to

układ nazywamy izolowanym. JeŜeli między układem a otoczeniem nie ma wymiany masy,
a ma miejsce tylko wymiana energii, układ określamy jako zamknięty. Układ określamy jako
otwarty, gdy poprzez ścianki oddzielające układ od otoczenia moŜe przenikać zarówno masa
jak i energia. W przyrodzie najczęściej spotykamy się z układami otwartymi, np. kaŜdy Ŝywy
organizm jest układem otwartym. Układ zamknięty, to w którym nie ma wymiany masy,
a tylko wymiana energii na sposób pracy i ciepła między układem a otoczeniem.

Zmiana energii wewnętrznej układu ∆U wyraŜa się wówczas sumą algebraiczną tych

wielkości. Ciepło doprowadzone do układu lub pracę wykonaną na układzie traktuje się jako
„przychód” (energia wewnętrzna układu wzrasta) i oznacza znakiem (+). Natomiast ciepło
wydzielane przez układ lub pracę wykonaną przez układ oznacza się znakiem (-) (energia
wewnętrzna układu zmniejsza się).

Najogólniejsze prawa dotyczące przemian energetycznych w układzie ujęte są w postaci

zasad termodynamiki.

Pierwsza zasada termodynamiki jest zasadą zachowania energii i wynika bezpośrednio

z prawa zachowania materii. MoŜna ją sformułować w róŜny sposób, np.: w układzie
izolowanym energia wewnętrzna U jest stała i niezaleŜna od przemian dokonujących się
w tym układzie.

Energia nie moŜe być tworzona z niczego ani teŜ znikać bez śladu. JeŜeli znika jakaś

forma energii, pojawia się na jej miejsce odpowiednia ilość innej postaci energii.

Z pierwszej zasady termodynamiki wynika, Ŝe wzrost energii wewnętrznej układu musi

być sumą ilości ciepła Q doprowadzonego do układu i pracy W wykonanej przez układ, czyli:

∆

U = Q + (- W)

∆

U – zmiana energii wewnętrznej ciała [J]

Q – ciepło wymienione przez ciało z otoczeniem [J]
W – praca wykonana nad ciałem przez siłę zewnętrzną [J]

Pierwsza zasada termodynamiki – zasada zachowania energii – nie zawiera Ŝadnych

ograniczeń dotyczących przemian energetycznych, byle tylko ogólny zasób energii układu był
stały.  Codzienne  doświadczenie  wykazuje  jednakŜe,  Ŝe  ciepło  róŜni  się  od  innych  rodzajów
energii tym, Ŝe inne formy energii moŜna dowolnie zamieniać na ciepło, lecz ciepło nie moŜe
być  całkowicie  zamienione  na  pracę.  Zjawisko  to  tłumaczy  i  uzasadnia  druga  zasada
termodynamiki.  Procesy  spontaniczne  to  takie,  które  przebiegają  samorzutnie  bez
zewnętrznych sił napędowych, np. ciepło „płynie” od ciała gorącego do zimnego. Substancja
rozpuszczona  w  rozpuszczalniku  dyfunduje  aŜ  do  wyrównania  stęŜeń.  RóŜne  gazy
umieszczone  w  zbiorniku  dyfundują  wzajemnie  aŜ  do  jednolitego  wypełnienia  naczynia.
We wszystkich  tych  procesach  występuje  tendencja  do  wyrównywania  wielkości
intensywnych, a po osiągnięciu stanu równowagi termodynamicznej przemiany ustają.

Ta tendencja procesów samorzutnych do wyrównania wielkości intensywnych została

przedstawiona w postaci ogólnej jako druga zasada termodynamiki: zachodzące w przyrodzie
procesy zdąŜają do osiągnięcia przez układ stanu równowagi.

Reakcje chemiczne, ze względu na efekty cieplne, dzieli się ogólnie na reakcje

egzotermiczne (z wydzieleniem ciepła z układu do otoczenia) i endotermiczne (z pobraniem

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ciepła przez układ z otoczenia). Efekty cieplne towarzyszące reakcjom chemicznym są dość
trudne do wyznaczania w sposób doświadczalny, gdyŜ wiele reakcji zachodzi wolno
i z róŜnymi efektami ubocznymi.

Dokładne wartości ciepła przemian chemicznych moŜna wyznaczyć tylko w przypadku

reakcji przebiegających szybko i bez efektów ubocznych. Do takich reakcji moŜna zaliczyć na
przykład reakcje spalania i zobojętniania.

Ciepło towarzyszące reakcji chemicznej zaleŜy od wielu czynników, między innymi od:

–

rodzaju reagujących substancji,

–

stęŜenia reagentów,

–

stanu skupienia reagentów,

–

temperatury, ciśnienia i objętości układu
W zaleŜności od tego, czy dana reakcja chemiczna przebiega w warunkach

izobarycznych, czy izochorycznych, towarzyszy jej inny efekt cieplny. Efekt ten nazywamy
ciepłem Q

lub

Ciepłem reakcji chemicznej Q

nazywa się energię wymienioną pomiędzy układem

i otoczeniem na sposób ciepła podczas reakcji zachodzącej przy stałym ciśnieniu, gdy
substraty przereagują zgodnie z równaniem stechiometrycznym danej reakcji, przy czym
temperatura substratów jest równa temperaturze produktów.

Ciepłem reakcji chemicznej Q

nazywa się energię wymienioną między układem i

otoczeniem na sposób pracy, podczas reakcji zachodzącej w stałej objętości, gdy substraty
przereagują równieŜ zgodnie z równaniem stechiometrycznym i temperatura substratów jest
równa temperaturze produktów.
Wielkości Q

. są związane ze sobą zaleŜnością:

= Q

+ p · ∆V

, Q

– ciepło [J]

p – ciśnienie [Pa]
∆

V – zmiana objętości [m

]

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Co rozumiesz pod pojęciem energii wewnętrznej układu?

Od czego zaleŜy ciepło reakcji chemicznej?

Czym róŜni się Q p od Q v reakcji?

Jaki moŜe być wpływ ciśnienia na temperaturę krzepnięcia cieczy i topnienia ciał
stałych?

Co to są roztwory?

Co rozumiesz pod pojęciem energii aktywacji?

Jaki jest wpływ katalizatora na reakcję chemiczną?

Czym róŜnią się do siebie reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne?

Na czym polega zjawisko katalizy?

10.

Jakie parametry wpływają na stan równowagi chemicznej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zbadaj wpływ zmiany stęŜeń regentów na kierunek przebiegu reakcji chemicznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

napisać równanie reakcji oraz sporządzić potrzebne roztwory do ćwiczenia,

wykonać kolejno doświadczenia w 4 probówkach,
–

wlać do 4 probówek po 1 cm

0,002 mol/dm

roztworu chlorku Ŝelaza (III), dodać po

1 cm

0,006 mol/dm

roztworu tiocyjanianu potasu,

–

dodać do pierwszej probówki kilka kropel 0,2 mol/dm

roztworu chlorku Ŝelaza (III),

–

dodać do drugiej probówki kilka kropel 0,6 mol/dm

roztworu tiocyjanianu potasu ,

–

dodać do trzeciej probówki kilka kropel 4 mol/dm

roztworu chlorku potasu

(zawartość czwartej probówki słuŜy jak roztwór porównawczy).

dokonać obserwacji reakcji zachodzących we wszystkich probówkach,

napisać równanie zachodzącej reakcji chemicznej,

uzupełnić tabelę,

sformułować wniosek,

dokonać neutralizacji odczynników zgodnie z instrukcją i uporządkować stanowisko
pracy,

prowadzić dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

Lp.

Rodzaje działań

Kierunek przesunięcia

równowagi reakcji

Skutek zmian

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

odczynniki chemiczne: 0,002 mol/dm

roztwór chlorku Ŝelaza (III), 0,006 mol/dm

roztwór tiocyjanianu potasu, 0,2 mol/dm

roztwór chlorku Ŝelaza (III), 0,6 mol/dm

roztwór tiocyjanianu potasu, 4 mol/dm

roztwór chlorek potasu,

−

probówki,

−

5 pipet,

−

kalendarz chemiczny,

−

układ okresowy pierwiastków,

−

tabela do uzupełnienia.

Ćwiczenie 2

Otrzymaj tlenek magnezu przez praŜenie MgCO

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i higieny pracy,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wypraŜyć w tyglu w temperaturze 110

C ok. 10 g węglanu magnezu ,

ubić 7 g wypraŜonego węglanu magnezu dokładnie w tyglu i przykryć pokrywką,

ogrzać niewielkim płomieniem, a później ogrzewać tygiel w wyŜszej temperaturze ,

dodać 18 cm

do wnętrza tygla 10 mol/dm

roztwór kwasu solnego,

ogrzać tygiel do momentu aŜ przestana się wydzielać pęcherzyki CO

wyjąć po zakończeniu praŜenia otrzymany tlenek magnezu z tygla,

sproszkować produkt w moździerzu,

zwaŜyć i obliczyć wydajność otrzymanej substancji w stosunku do uŜytego MgCO

10)

prowadzić dziennik pracy laboratoryjnej zgodnie z ustaleniami.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

węglan magnezu ok. 10 g,

–

1mol/dm

roztwór kwasu solnego,

–

tygiel porcelanowy z pokrywką,

–

moździerz porcelanowy,

–

bagietka,

–

zestaw do ogrzewania,

–

układ okresowy pierwiastków,

–

kalendarz chemiczny,

–

dziennik pracy laboratoryjnej,

–

waga analityczna.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić w która stronę przesunie się równowaga reakcji chemicznej
jeŜeli wprowadzimy tlen?

wymienić czynniki wpływające na stan równowagi chemicznej?

zinterpretować regułę przekory?

podać przykład związku chemicznego ulegającego sublimacji?

wymienić czynniki wpływające na ciepło towarzyszące reakcjom
chemicznym?

scharakteryzować właściwości granicy faz?

zdefiniować pojęcie przemiany fazowej?

określić istotę I zasady termodynamiki?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, wstawiając w odpowiedniej
rubryce znak X. W przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zaznaczyć odpowiedź prawidłową.

Test zawiera 20 zadania, w tym: 15 z poziomu podstawowego, 5 z poziomu
ponadpodstawowego.

Do kaŜdego zadania dołączone są 4 moŜliwe odpowiedzi. Tylko jedna jest prawdziwa.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

Kiedy udzielanie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóŜ jego
rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

Na rozwiązanie testu masz 40 minut.

Powodzenia

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

Wiersz, w którym wymieniono tylko tlenki nie reagujące z wodą to
a)

SiO

, CO, ZnO, BaO SO

NO, CuO, Al

, CO, SiO

, MgO, SO

, SiO

, CO

FeO, ZnO, SrO, MgO.

Chlorek miedzi (II) moŜna otrzymać w reakcji
I.

miedź + chlor

II.

miedź + kwas solny

III.

tlenek miedzi(II) + kwas solny

IV.

wodorotlenek miedzi (II) + kwas solny

we wszystkich podanych reakcjach.

w reakcji I, II i III.

w reakcji I, II i IV.

w reakcji I, III i IV.

Wybierz poprawne sformułowania dotyczące właściwości kwasów
I.

StęŜony H

ma właściwości higroskopijne.

II.

Kwas metakrzemowy jest nietrwały i rozkłada się na tlenek krzemu i wodę.

III.

Wodne roztwory kwasów powodują zabarwienie oranŜu metylowego na czerwono.

IV.

Wszystkie kwasy są dobrze rozpuszczalne w wodzie.

StęŜony HNO

reaguje z miedza w wydzielaniem wodoru.

VI.

Kwasy to związki chemiczne, które reagują z zasadami.

VII.

Wszystkie kwasy moŜna otrzymać w reakcji tlenku kwasowego z wodą.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

I, III, VI i VII.

I, II, III, i VI.

I, II, III, IV, V i VI.

II, V.

Wodorotlenki, które ulegają rozkładowi pod wpływem temperatury to
a)

Fe(OH)

, Cu(OH)

AgOH, Hg(OH)

Mg(OH)

Zn(OH)

Al(OH)

, RbOH.

Ba(OH)

, KOH, Sr(OH)

, Mg(OH)

Cu(OH)

NaOH, Pb(OH)

, Cd(OH)

Wodorotlenek wapnia moŜna otrzymać w reakcji
a)

syntezy.

wymiany pojedynczej.

wymiany podwójnej.

syntezy, wymiany pojedynczej i podwójnej.

Zbiór utleniaczy to
a)

atomy sodu, atomy siarki, jony azotanowe (III).

jony sodu, atomy siarki, atomy magnezu.

jony sodu, atomy siarki, jony azotanowe (V).

atomy sodu , cząsteczki wodoru, jony azotanowe (V).

Układ metanol - woda jest układem
a)

dwuskładnikowym i dwufazowym.

dwuskładnikowym i jednofazowym.

jednoskładnikowym i jednofazowym.

jednoskładnikowym i dwufazowym.

W układzie otwartym (w sensie mechanicznym)
a)

moŜe nastąpić wymiana energii i masy ciała między układem a otoczeniem.

moŜe nastąpić wyłącznie wymiana energii miedzy układem a otoczeniem.

moŜe nastąpić wyłącznie wymiana masy miedzy układem otoczeniem.

nie moŜe nastąpić ani wymiana energii, ani wymiana masy miedzy układem
a otoczeniem.

Energia wewnętrzna układu
a)

nie zaleŜy od temperatury układu.

jest termodynamiczną funkcja stanu, a jej zmiana nie zaleŜy od drogi przemiany.

nie ulega zmianie w wyniku reakcji chemicznej.

określa tylko energie kinetyczna ruchu postępowego układu.

10.

Zmianę energii wewnętrznej układu obrazuje zaleŜność stanowiąca matematyczny zapis
I zasady termodynamiki
a)

∆

U + Q = W.

∆

U = Q

∆

U = Q/W.

∆

U = Q + W.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11.

Do reakcji podstawienia nukleofilowego zaliczamy reakcje
I.

Br + H

O → C

OH + HBr

II.

Cl+OH

→

OH + Cl

III.

Br + NH

→

+ HBr

IV.

+Br

→

Br + HBr

I,II ,III, i IV.

I, II i III.

I i II.

III i IV.

12.

Polimeryzacji ulegają
a)

alkohole jednowodorotlenowe nasycone.

cukry proste.

alkeny.

aminokwasy.

13.

Aldehyd powstaje w reakcji utleniania
a)

kwasu.

alkoholu I–rzędowego.

alkoholu II–rzędowego.

alkoholu III–rzędowego.

14.

Do przeprowadzenia reakcji estryfikacji między alkoholem etylowym, a kwasem
octowym zamiast stęŜonego kwasu siarkowego (VI) moŜna uŜyć
a)

HNO

stęŜ.

HCl stęŜ.

CaCl

stały.

NaCl.

15.

Pewna substancja jest produktem reakcji nitrowania, cieczą o Ŝółtawej barwie, trującą.
SłuŜy ona do otrzymywania wielu barwników, lekarstw i materiałów wybuchowych.
Substancja tą jest
a)

nitroceluloza.

nitrogliceryna.

kwas salicylowy.

nitrobenzen.

16.

Sformułowanie które jest fałszywe to
a)

destylacja to proces rozdzielania mieszanin ciekłych, których składniki róŜnią się
temperaturami wrzenia.

chromatografia jest metoda rozdziału mieszanin wykorzystującą róŜnicę ruchliwości
poszczególnych składników mieszaniny na specjalnie przygotowanym podłoŜu.

odparowanie jest metodą rozdziału polegającą na wykorzystaniu róŜnic w masach
i rozmiarach rozdzielanych składników.

ekstrakcja

jest

metodą

rozdzielania

mieszaniny

wykorzystującą

róŜnicę

rozpuszczalności składników mieszaniny w uŜytym rozpuszczalniku.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17.

W wyniku redukcji propanonu otrzymano
a)

kwas protonowy.

tylko propan–1–ol.

tylko propan–2–ol.

propan–1–ol, propan–2–ol.

18.

W celu wydzielenia NaCl z wodnego roztworu naleŜy zastosować
a)

dekantację.

sączenie.

ekstrakcję.

odparowanie.

19.

Reakcja estryfikacji zachodzi według mechanizmu
a)

addycji elektrofilowej.

substytucji elektrofilowej.

addycji wodorotlenkowej.

substytucji nukleofilowej.

20.

Reakcja, którą naleŜy przeprowadzić, aby otrzymać z oleju słonecznikowego margarynę
to
a)

uwodornienie.

bromowanie.

ekstrakcję.

utlenianie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..........................................................................................

Zastosowanie technik laboratoryjnych do sporządzania preparatów
chemicznych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Razem: