R

EAKCJE

CHEMICZNE

WYBRANYCH

PIERWIASTKÓW

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Tlen

Z = 8; M.at. = 15.9994
Położenie w układzie okresowym: 16 grupa, 2 okres
Konfiguracja elektronowa: 1s

2

2s

2

2p

4

Stopnie utlenienia: -2, -1, 0, +2

Tlen jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Stanowi palny

składnik powietrza (ok. 21%). Z wyjątkiem niektórych gazów szlachetnych tlen tworzy

związki ze wszystkimi pierwiastkami układu okresowego. Rozpada się on częściowo pod

wpływem wyładowań elektrycznych na wolne atomy, które reagując z cząsteczkami tlenu

tworzą ozon O

3

, alotropową odmianę tlenu.

Azot

Z = 7; M.at. = 14.0067
Położenie w układzie okresowym: 15 grupa, 2 okres
Konfiguracja elektronowa: 1s

2

2s

2

2p

3

Stopnie utlenienia: -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5

Azot jest typowym niemetalem i tworzy bezwodniki kwasowe na wyższych stopniach

utlenienia, a w atmosferze występuje jako dwuatomowy gaz N

2

. Wskutek bardzo dużej

energii wiązania azot jest gazem obojętnym, niechętnie wchodzi w reakcje chemiczne. Na

niższych stopniach utlenienia tworzy tlenki, które są gazami obojętnymi. Jednymi z

najważniejszych związków azotu są: amoniak, kwas azotowy(III) i kwas azotowy(V).

Siarka

Z = 16; M.at. = 32.066
Położenie w układzie okresowym: 16 grupa, 3 okres
Konfiguracja elektronowa: 1s

2

2s

2

2p

6

3s

2

3p

4

Stopnie utlenienia: -2, -1, 0, +1, +2, +4, +6

Siarka występuje w skorupie ziemskiej głównie w postaci siarczanów i siarczków. W

temperaturze pokojowej ma budowę rombową (siarka

α

). W temperaturze ok.100˚C zmienia

strukturę i przechodzi w siarkę jednoskośną (siarka b). Ważniejsze związki siarki to kwas

siarkowy(VI), kwas siarkowy(IV), siarkowodór oraz ich sole, tlenek siarki(IV) i tlenek

siarki(VI).

Jod

Z = 53; M.at. = 126.9045
Położenie w układzie okresowym: 17 grupa, 5 okres
Konfiguracja elektronowa: 1s

2

2s

2

2p

6

3s

2

3p

6

4s

2

3d

10

4p

6

5s

2

4d

10

5p

5

Stopnie utlenienia: -1, 0, +1, +3, +5, +7

Jod w temperaturze pokojowej występuje w postaci stałej, jako połyskliwa, niebiesko-czarna

substancja krystaliczna sublimująca po podgrzaniu i dająca fioletowe opary o

charakterystycznej drażniącej woni. Pary jodu można łatwo zestalić na chłodniejszej

powierzchni w procesie resublimacji. Słabo rozpuszcza się w wodzie, ale jest dobrze

rozpuszczalny w wodnym roztworze jodku potasu. Jod jest podobnie do innych chlorowców

bardzo reaktywny, szczególnie wobec metali, z którymi daje jodki. W reakcji z amoniakiem

tworzy wybuchowy jodek azotu. Najważniejsze nieorganiczne związki jodu to: jodek potasu,

jodowodór, jodany.

Ć

WICZENIE

1: O

TRZYMYWANIE

TLENU

PRZEZ

ROZKŁAD

CHLORANU

(

V

)

POTASU

Cel doświadczenia: Pokazanie wpływu katalizatora na ogrzewanie chloranu(V) potasu w

celu otrzymania tlenu.

2KClO

3



 →



2

MnO

2KCl + 3O

2

↑

Poziom i skala

trudności(1-3)

1

Czas wykonania

ćwiczenia

20 minut

Sprzęt laboratoryjny

probówka, palnik, statyw do probówek, łyżeczka metalowa,

łuczywko, waga, szkiełko zegarkowe

Odczynniki

chloran(V) potasu KClO

3

0,5 g

tlenek manganu(IV) MnO

2

0,1 g

WYCIĄG Z KART CHARAKTERYSTYKI SUBSTANCJI NIEBEZPIECZNYCH

chloran(V) potasu

KClO

3

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

tlenek manganu(IV)

MnO

2

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

Do probówki wprowadzić 0,5 g chloranu(V) potasu oraz 0,1 g tlenku manganu(IV) i ostrożnie

ogrzewać ją w płomieniu palnika do całkowitego stopienia się soli. Następnie wprowadzić do

probówki łuczywko i obserwować zmiany.

OBSERWACJE I WNIOSKI

Po wprowadzeniu do chloranu(V) potasu tlenku manganu(IV) i ogrzaniu obserwujemy

żarzenie się łuczywka. Oznacza to, iż tlen się wydzielił. Tlenek manganu(IV) pełni tutaj rolę

katalizatora. Prócz tlenu w probówce pojawił się chlorek potasu. Jest to reakcja redoks, w

której chlor jest utleniaczem, a tlen reduktorem.

2KClO

3

→ 2KCl + 3O

2

↑

Cl

+V

+6e → Cl

-I

2O

-II

-4e → O

2

0

Ć

WICZENIE

2: W

ŁASNOŚCI

UTLENIAJĄCE

SIARKI

Cel doświadczenia: Pokazanie siarki jako utleniacza w jego reakcji syntezy z żelazem.

Fe + S → FeS

Poziom i skala

trudności(1-3)

1

Czas wykonania

ćwiczenia

20 minut

Sprzęt laboratoryjny

probówka, palnik, moździerz z pastelem, łyżeczka metalowa,

waga, szkiełko zegarkowe

Odczynniki

siarka (pył)

0,32 g

żelazo (pył)

0,56 g

WYCIĄG Z KART CHARAKTERYSTYKI SUBSTANCJI NIEBEZPIECZNYCH

siarka S

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

żelaza Fe

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

W moździerzu zmieszać ze sobą dokładnie pył siarkowy z pyłem żelazowym. Przenieść

mieszaninę do probówki i ogrzewać w płomieniu palnika, aż do zmiany koloru zawartości

probówki.

OBSERWACJE I WNIOSKI

W rozżarzonej mieszaninie zachodzi synteza pierwiastków, siarki i żelaza, z utworzeniem

czarnego siarczku żelaza(II). Jest to reakcja redoks, w której siarka pełni rolę utleniacza,

jednocześnie się redukując, a żelazo jest reduktorem.

Fe +S → FeS
Fe

0

-2e → Fe

+II

S

0

+2e → S

-II

Ć

WICZENIE

3: O

TRZYMYWANIE

AZOTU

Cel doświadczenia: Pokazanie reakcji otrzymywania azotu.

NaNO

2

+NH

4

Cl → N

2

↑ + NaCl + 2H

2

O

Poziom i skala

trudności(1-3)

1

Czas wykonania

ćwiczenia

15 minut

Sprzęt laboratoryjny

probówka, palnik, łuczywko, 2x pipeta 5 mL

Odczynniki

nasycony roztwór chlorku amonu NH

4

Cl

3 mL

nasycony roztwór azotanu(III) sodu NaNO

2

3 mL

WYCIĄG Z KART CHARAKTERYSTYKI SUBSTANCJI NIEBEZPIECZNYCH

chlorek amonu NH

4

Cl

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

azotan(III) sodu

NaNO

2

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

Zmieszać w probówce 3 mL nasyconego roztworu chlorku amonu z 3 mL roztworu

azotanu(III) sodu i ostrożnie ogrzewać w płomieniu palnika. W momencie, gdy zaczną

wydzielać się pęcherzyki gazu należy zakończyć ogrzewanie, reakcja będzie przebiegać dalej

bez ogrzewania.. Po zakończeniu reakcji wprowadzić do probówki rozżarzone łuczywko i

obserwować zmiany.

OBSERWACJE I WNIOSKI

Po wprowadzeniu do probówki rozżarzonego łuczywka, gaśnie ono, co świadczy, że

wydzielającym się gazem jest azot. W pierwszej kolejności, przy ogrzewaniu, zachodzi

reakcja wymiany podwójnej:

NaNO

2

+NH

4

Cl → NaCl + NH

4

NO

2

Następnie dochodzi do rozkładu powstałego wcześnie azotanu(III) amonu NH

4

NO

2

na azot i

wodę. Jest to reakcja redoks, w której azot z grupy amonowej jest utleniaczem, a azot z grupy

azotanowej(III) jest reduktorem:

NH

4

NO

2

→ N

2

+ 2H

2

O

N

-III

-3e → N

0

N

+III

+3e → N

0

Ć

WICZENIE

4: D

ZIAŁANIE

JODU

NA

ROZTWÓR

SKROBI

Cel doświadczenia: Pokazanie charakterystycznej reakcji pomiędzy jodem a skrobią.

Poziom i skala

trudności(1-3)

1

Czas wykonania

ćwiczenia

10 minut

Sprzęt laboratoryjny

probówka, 2x pipeta 1mL

Odczynniki

woda nasycona jodem

0,5 mL

świeżo sporządzony roztwór skrobi

1 mL

WYCIĄG Z KART CHARAKTERYSTYKI SUBSTANCJI NIEBEZPIECZNYCH

woda nasycona jodem

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

skrobia

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

W probówce umieścić 1 mL świeżo sporządzonego roztworu skrobi i dodać do niego 0,5 mL

wody nasyconej jodem. Obserwować zachodzące zmiany.

OBSERWACJE I WNIOSKI

Roztwór skrobi ma postać białej zawiesiny, natomiast woda nasycona jodem jest koloru

brązowego. Po dodaniu do roztworu skrobi wody z jodem, w probówce pojawiło się

niebieskie zabarwienie. Jest ono wynikiem reakcji pomiędzy skrobią a wolnym jodem, w

której powstaje niebieski związek kompleksowy. Roztwór skrobi służy w praktyce do

wykrywania wolnego jodu.

LITERATURA

1. L. Pajdowski. Chemia ogólna. PWN, Warszawa 1999
2. M. J. Sienko, R. A. Plane. Chemia: podstawy i zastosowania. WNT, Warszawa 1999
3. L. Jones, P. Atkins. Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje. PWN, Warszawa

2006

TEST SPRAWDZAJĄCY

1. Wymień odmiany alotropowe siarki.
Prawidłowa odpowiedź: siarka rombowa (

α

) i jednoskośna (

β

)

2. Żarzące się łuczywko nie gaśnie, gdy wprowadzimy je do probówki zawierającej:

a) N

2

b) suchy CO

2

c) O

2

d) H

2

SO

3

Prawidłowa odpowiedź: c