Z

JAWISKA

FIZYCZNE

I

CHEMICZNE

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Zjawiska chemiczne – procesy, w których ulega zmianie skład jakościowy substancji i

dochodzi do tworzenia nowych związków chemicznych, przy czym właściwości związków

powstałych różnią się od właściwości substancji wyjściowych, np. spalanie czy reakcja metali

alkalicznych z wodą.

Zjawiska fizyczne – procesy prowadzące do zmian fizycznych danej substancji bez zmian

składu jakościowego i właściwości chemicznych, np. zmiana kształtu czy stanu skupienia.

Do zjawisk fizycznych zalicza się przemiany fazowe zachodzące według poniższego

schematu:

Rozpuszczanie – zjawisko fizyczne prowadzące do przejścia cząsteczek lub jonów substancji

rozpuszczonej do roztworu pod wpływem rozpuszczalnika, zależy ono od temperatury,

ciśnienia i energii sieci krystalicznej.

Energia sieci krystalicznej – energia pobierana w postaci ciepła w czasie ‘niszczenia’ sieci

krystalicznej związku.

Energia hydratacji – energia wyzwalana w czasie grupowania się dipoli wody wokół jonu

substancji rozpuszczonej.

Podczas rozpuszczania w wodzie, która jest silnie polarnym rozpuszczalnikiem, zachodzi

zniszczenie sieci krystalograficznej na skutek wnikania cząsteczek wody pomiędzy jony w

sieci krystalicznej, przy czym zostaje pobrana energia w postaci ciepła (energia sieci

krystalicznej). Z drugiej strony grupowanie się dipoli wody wokół jonu wyzwala energię w

postaci ciepła hydratacji (energia hydratacji). Jeżeli energia sieci krystalicznej przeważa nad

energią hydratacji to obserwujemy obniżenie się temperatury układu, w jakim prowadzone

jest rozpuszczanie, natomiast, jeśli energia sieci krystalicznej jest niższa od energii hydratacji

to obserwujemy podwyższenie się temperatury tegoż układu..

Roztwarzanie – proces polegający na reakcji substancji rozpuszczonej ze środowiskiem

roztworu (kwaśne lub zasadowe), któremu zwykle ulegają substancje stałe zmieniając swoje

właściwości chemiczne.

Ć

WICZENIE

1: R

OZPUSZCZANIE

AZOTANU

(

V

)

SODU

ORAZ

KWASU

SIARKOWEGO

(

VI

)

W

WODZIE

Cel doświadczenia: Pokazanie przykładu zjawiska fizyczne go na podstawie analizy

efektów cieplnych zachodzących podczas rozpuszczania azotanu(V) sodu i kwasu

siarkowego(VI) w wodzie.

Poziom i skala

trudności(1-3)

1

Czas wykonania

ćwiczenia

20 minut

Sprzęt laboratoryjny

zlewka 100 mL, erlenmeyerka 250 mL cylinder 50 mL, pipeta 1

mL, termometr, łyżka metalowa, szkiełko zegarkowe, waga

Odczynniki

azotan(V) sodu NaNO

3

5 g

kwas siarkowy(VI) H

2

SO

4

1 mL

WYCIĄG Z KART CHARAKTERYSTYKI SUBSTANCJI NIEBEZPIECZNYCH

azotan(V) sodu NaNO

3

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

kwas siarkowy(VI)

H

2

SO

4

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

W zlewce o pojemności 100 mL umieścić 20 mL wody i zmierzyć jej temperaturę. Następnie

dodać 5 g azotanu(V) sodu i mieszając ostrożnie zawartość zlewki obserwować za pomocą

termometru efekty cieplne zachodzące w roztworze. W 250 mL erlenmeyerce umieścić 50 mL

wody i dodawać kroplami 1 mL kwasu siarkowego(VI). Podobnie jak wyżej obserwować

efekty cieplne. Część ćwiczenia z kwasem siarkowym(VI) należy wykonać pod dygestorium

w założonych rękawicach i okularach ochronnych.

OBSERWACJE I WNIOSKI

W przypadku azotanu(V) sodu obserwujemy w miarę postępującego rozpuszczania w wodzie

obniżenie się temperatury roztworu, natomiast rozpuszczanie kwasu siarkowego(VI) w

wodzie powoduje wzrost temperatury roztworu. Przemiany zachodzące w ćwiczeniu, czyli

rozpuszczanie zaliczamy do zjawisk fizycznych. Podczas rozpuszczania azotanu(V) sodu w

wodzie energia sieci krystalicznej przewyższa energię hydratacji, co wymusza na układzie

pobranie energii z otoczenia. Natomiast w czasie rozpuszczania kwasu siarkowego(VI) w

wodzie energia hydratacji jest wyższa.

Ć

WICZENIE

2: R

EAKCJA

AZOTANU

(

V

)

SREBRA

(

I

)

Z

DICHROMIANEM

(

VI

)

POTASU

Cel doświadczenia: Pokazan

ie przykładu reakcji wymiany podwójnej

2AgNO

3

+ K

2

Cr

2

O

7

→ 2KNO

3

+ Ag

2

Cr

2

O

7

↓

Poziom i skala

trudności(1-3)

1

Czas wykonania

ćwiczenia

20 minut

Sprzęt laboratoryjny

2x probówka, 2x pipeta 1 mL, statyw do probówek

Odczynniki

0,5M azotan(V) srebra(I) AgNO

3

1 mL

0,25M dichromian(VI) potasu K

2

Cr

2

O

7

1 mL

WYCIĄG Z KART CHARAKTERYSTYKI SUBSTANCJI NIEBEZPIECZNYCH

azotan(V) srebra(I)

AgNO

3

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

dichromian(VI) potasu

K

2

Cr

2

O

7

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

Do probówki wprowadzić 1 mL azotanu(V) srebra(I) i opisać właściwości fizyczne tego

roztworu. Do drugiej probówki wprowadzić 1 mL dichromianu(VI) potasu i opisać

właściwości fizyczne roztworu. Następnie do probówki z azotanem(V) srebra(I) wlać

dichromian(VI) potasu z drugiej probówki. Obserwować zachodzące przemiany. Należy

ostrożnie obchodzić się z roztworem azotanu(V) srebra(I), gdyż pozostawia ciemne plamy na

skórze, a ubrania ulegają trwałemu zabrudzeniu.

OBSERWACJE I WNIOSKI

0,5M roztwór azotanu(V) srebra to ciecz bezbarwna, klarowna, bez zapachu. 0,25M roztwór

dichromianu(VI) potasu to ciecz pomarańczowa, klarowna, bez zapachu. Po zmieszaniu obu

roztworów następuje strącenie się ciemnoczerwonego osadu dichromianu(VI) srebra(I)

Ag

2

Cr

2

O

7

oraz bezbarwnego roztworu azotanu(V) potasu KNO

3

. Przemianę w wyniku, której

w probówce z cieczą pojawił się osad zaliczamy do zjawisk chemicznych.

Ć

WICZENIE

3: R

OZKŁAD

FOTOCHEMICZNY

CHLORKU

SREBRA

(

I

)

Cel doświadczenia: Obserwacja zmian zachodzących pod wpływem światła jako kolejny

przykład zjawisk chemicznych.

AgNO

3

+ HCl → AgCl↓ + HNO

3

2AgCl

→



γ

h

2Ag + Cl

2

Poziom i skala

trudności(1-3)

1

Czas wykonania

ćwiczenia

30 minut

Sprzęt laboratoryjny

probówka, pipeta 1 mL, statyw do probówek, lejek, sączek, zlewka

100 mL, szkiełko zegarkowe, bagietka, klucz

Odczynniki

azotan(V) srebra(I) AgNO

3

2 mL

kwas chlorowodorowy (rozcieńczony 1:4)
HCl

1 mL

WYCIĄG Z KART CHARAKTERYSTYKI SUBSTANCJI NIEBEZPIECZNYCH

azotan(V) srebra(I)

AgNO

3

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

kwas chlorowodorowy

HCl

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

Do probówki wprowadzić 2 mL azotanu(V) srebra(I) i dodać kilka kropel rozcieńczonego

(1:4) roztworu kwasu chlorowodorowego. Powstały osad odsączyć i przemyć niewielką

ilością (10 mL) wody. Rozłożyć sączek i rozprowadzić osad po całym sączku. Położyć na

niego monetę i wystawić na działanie światła na 15 minut. Obserwować zachodzące

przemiany. Należy ostrożnie obchodzić się z roztworem azotanu(V) srebra(I), gdyż polanie

się nim pozostawia ciemne plamy na skórze, a ubrania ulegają trwałemu zabrudzeniu.

OBSERWACJE I WNIOSKI

Po zmieszaniu azotanu(V) srebra(I) i kwasu chlorowodorowego następuje pojawienie się

białego, serowatego osadu chlorku srebra(I) AgCl. Po 15 minutach działania światła osad

ściemniał prócz miejsca, w którym leżał klucz. Przemianę w wyniku, której w probówce z

cieczą pojawił się osad zaliczamy do zjawisk chemicznych. Eksponowanie osadu na działanie

światła sprawiło, iż zaszła kolejna przemiana chemiczna, mianowicie fotochemiczny rozkład

w wyniku, którego powstało wolne srebro, nadające ciemną barwę osadowi wokół monety.

Ć

WICZENIE

4: S

PALANIE

MAGNEZU

W

PŁOMIENIU

Cel doświadczenia:

Pokazanie reakcji spalania jako przykładu zjawiska chemicznego na

podstawie porównania substratów i produktów.

2Mg + O

2

→ 2MgO

Poziom i skala

trudności(1-3)

1

Czas wykonania

ćwiczenia

10 minut

Sprzęt laboratoryjny

palnik, szczypce metalowe, szkiełko zegarkowe, papier ścierny

Odczynniki

magnez (wstążka)

2cm

WYCIĄG Z KART CHARAKTERYSTYKI SUBSTANCJI NIEBEZPIECZNYCH

magnez

Mg

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

Oczyścić kawałek (2 cm) wstążki magnezowej papierem ściernym – opisać jej właściwości

fizyczne. Ująć jeden z końców wstążki w szczypce metalowe, a drugi wprowadzić do

płomienia palnika. Nie należy patrzeć bezpośrednio na palący się magnez! Porównać

powstały produkt ze wstążką.

OBSERWACJE I WNIOSKI

Magnez w postaci wstążki jest metalem srebrnym, błyszczącym i giętkim. W wyniku jego

spalania powstaje popiół mający postać białego proszku. Produkt reakcji spalania magnezu to

tlenek tego metalu o wzorze MgO. Spalanie jest zjawiskiem chemicznym.

Ć

WICZENIE

5: P

RZEMIANA

FAZOWA

WOLNEGO

JODU

Cel doświadczenia: Pokazanie sublimacji i resublimacji jodu jako przykładów zjawisk

chemicznych.

Poziom i skala

trudności(1-3)

1

Czas wykonania

ćwiczenia

40 minut

Sprzęt laboratoryjny

palnik, trójnóg, siatka azbestowa, zlewka 1000 mL, kolba

okrągłodenna 1000 mL

Odczynniki

jod

5 g

WYCIĄG Z KART CHARAKTERYSTYKI SUBSTANCJI NIEBEZPIECZNYCH

jod J

2

R: Nie dotyczy
S: Nie dotyczy

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

Na trójnogu z siatką azbestową umieścić zlewkę z wysypanym na dnie jodem. Na zlewce

położyć kolbę okrągłodenną wypełnioną w 1/3 wodą. Podgrzewać zlewkę do momentu

całkowitego odparowania jodu z dna zlewki. Pozwolić całemu układowi ochłodzić się do

temperatury pokojowej i obserwować, gdy pojawią się kryształki u dołu kolby. Unikać

kontaktu stałego jodu ze skórą.

OBSERWACJE I WNIOSKI

Podgrzanie zlewki ze stałym jodem powoduje pojawienie się jego ciemnofioletowych par –

sublimacja jodu, natomiast ochłodzenie par jodu do temperatury pokojowej powoduje ich

osadzanie się ciemnofioletowego osadu w formie igiełek na dnie kolby od zewnętrznej strony.

Obie obserwowane przemiany to zjawiska fizyczne.

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. Które z poniższych procesów to zjawisko fizyczne:

a) korozja żelaza
b) roztwarzanie magnezu w kwasie solnym
c) spalanie siarki
d) ogrzewanie siarki

Prawidłowa odpowiedź: d

1. Które z poniższych procesów to zjawisko chemiczne:

a) topnienie tłuszczu
b) sublimacja ditlenku węgla
c) odwracalna reakcja chemiczna
d) utrata wody koordynacyjnej

Prawidłowa odpowiedź: c