I GIG B	Michał Palarczyk
Grupa 1 / 2 25.10.2008	Temat: Typy reakcji i związków chemicznych

I. Wstęp teoretyczny

Związek chemiczny- jest to substancja złożona z dwóch lub więcej pierwiastków, połączonych wiązaniem chemicznym. Najmniejszym elementem związku jest cząsteczka. Związki chemiczne zapisuje się w postaci wzorów chemicznych, opisujących liczbę i rodzaj atomów tworzących je cząsteczek. Związki chemiczne dzieli się na:

- organiczne , związki wodoru, węgla i innych pierwiastków, wyłączając kwas węglowy i jego pochodne,

- nieorganiczne, czyli wszystkie pozostałe.

Inny podział związków chemicznych ze względu na kwasowość wyróżnia:

a) kwasy - powstają po złączeniu się wodoru i reszty kwasowej H_nR. Wyróżnia się kwasy tlenowe i beztlenowe, a ich różnica wynika z obecności tlenu w związku.

b) zasady - są to substancje, które zawierają grupę wodorotlenkową OH i metal. Me(OH)_n.

c) sole - substancje powstałe wskutek połączenia zasady i soli , a których w reakcji powstaje sól i woda. Me(OH)_n + H_nR = Mer + nH₂O.

d) tlenki - związki tlenu z pierwiastkiem

e) związki amfoteryczne

Reakcje chemiczne - każdy proces, w wyniku którego następuje zerwanie lub powstanie nowych wiązań chemicznych. Wyróżniamy 3 rodzaje reakcji chemicznych:

1. Reakcja syntezy (łączenia) są to reakcje chemiczne, w których następuje łączenie się atomów kilku pierwiastków w cząsteczki jednego związku chemicznego,

2. Reakcja analizy (rozkładu) to reakcje chemiczne, w których cząsteczki związku chemicznego rozkładają się na tworzące je atomy pierwiastków,

3. Reakcje wymiany to reakcje chemiczne, w których zachodzi wymiana atomów między cząsteczkami substancji biorących w niej udział. Reakcje wymiany dzielimy na :

- reakcje wymiany pojedynczej

- reakcje wymiany podwójnej

II. Doświadczenia

Doświadczenie 1: Zastosowanie wskaźników oceny pH.

Wstęp:

Celem tego doświadczenia jest sprawdzenie pH, czyli stężenia jonów wodorowych i wodorotlenkowych, określających kwasowość badanych substancji. Poznanie stężenia pH pozwoli nam określić odczyn substancji. Odczyn może być kwasowy, jeżeli pH<7, obojętny jeśli pH =7, lub zasadowy jeśli 7<pH<14. Jeżeli odczyn jest kwasowy, oznacza to większe stężenie jonów H⁺, jeżeli odczyn jest zasadowy to substancja zawiera więcej jonów OH^-.

Badanymi substancjami są :

- HCl- kwas chlorowodorowy,

- woda destylowana,

- NaOH - wodorotlenek sodu.

Jako wskaźników użyliśmy :

- oranżu metylowego,

- błękitu bromotymolowego,

- fenoloftaleiny,

Doświadczenie przeprowadziliśmy metodą porównawczą, stosując do każdego związku 2-3 krople wskaźnika.

Obserwacje:

Wskaźnik alkacymetryczny		HCl	H2O	NaOH	Zakres pH Zmiany barwy
1	Oranż metylowy	czerwony	Żółto pomarańczowy	pomarańczowy	<3,1; 4,4>
2	Błękit bromotymolowy	żółty	żółty	niebieski	<6; 7,6>
3	Fenoloftaleina	bezbarwny	bezbarwny	malinowy	<8,2 ; 10>

Wnioski:

Obserwacje doświadczenia wykazały, że w środowisku mocno kwasowym oranż metylowy zmienia swoją barwę na kolor czerwony i później im mniejsze stężenie jonów wodorowych tym oranż łagodzi barwę do koloru żółtego. Zatem oranż metylowy jest dobrym wskaźnikiem kwasowości środowiska.

Po użyciu błękitu bromotymolowego stwierdziliśmy zmianę zabarwienia badanych próbek na żółty w środowisku kwasowym, oraz na niebieski w środowisku zasadowym. Jednak użycie błękitu bromotymolowego nie wykazało jak bardzo kwaśny lub zasadowy charakter ma substancja. Zatem błękit bromotymolowy jest wskaźnikiem używanym w wstępnym badaniu, ponieważ potrafi określić charakter substancji ale nie jest zbyt dokładnym wskaźnikiem.

Użycie fenoloftaleiny spowodowało zabarwienie zasady NaOH na kolor malinowy, co świadczy o tym, że fenoloftaleina jest typowym wskaźnikiem do oceny zasadowego środowiska.

Doświadczenie 2

Wstęp:

Do doświadczenia użyliśmy 5 cm³ wody destylowanej, do której dodaliśmy 3 krople błękitu bromotymolowego, oraz wymieszaliśmy z szczyptą tlenku wapnia CaO.

Obserwacje:

Kiedy do probówki z wodą destylowaną dodaliśmy błękitu bromotymolowego i strząsnęliśmy probówką woda zmieniła swoje zabarwienie na żółty kolor. Do probówki dodajemy biały proszek tlenku wapnia CaO. Po zmieszaniu roztworu kolor zmienił się z żółtego na niebieski. Na dnie probówki pojawia się osad.

Wnioski:

Celem doświadczenia było określenie charakteru nowo powstałego związku. Po dodaniu do wody destylowanej błękitu bromotymolowego woda zmienila kolor na żółty co świadczy o kwasowym charakterze wody. Dodanie do roztworu wody i wskaźnika tlenku wapnia CaO spowodowało zabarwienie roztworu na niebieski, a więc można mówić o zasadowym charakterze nowo powstałego związku, ponieważ błękit bromotymolowy zmienia zabarwienie na niebiesk w środowisku kwaśnym. Zatem nowo powstała substancja musi być zasadą. Pojawienie się osadu na dnie świadczy o nadmiarze substancji dodanej do roztworu.

Reakcja zachodząca w probówce: CaO + H₂O = Ca(OH)₂

tlenek wapnia woda wodorotlenek wapnia

Dysocjacja jonowa: Ca(OH)₂ = Ca²⁺ + 2OH^-

Zasada powstała w reakcji wody z tlenkiem wapnia jest wodorotlenek wapnia, mający charakter zasadowy. Reakcja powstała powyżej jest reakcją syntezy, czyli łączenia.

Doświadczenie 3

Wstęp:

Do probówki wsypaliśmy kryształki uwodnionego siarczanu(VI) miedzi(II) i delikatnie ogrzewaliśmy aż do zauważalnej zmiany. Po ostudzeniu zwilżyliśmy zawartość próbki.

Obserwacje:

Do probówki dodaliśmy siarczanu(VI) miedzi(II) o kolorze niebieskim. Po ok. 30 sekundach ogrzewania substancja zmieniła swoją barwę z niebieskiego na biały, a na ściankach probówki pojawiła się para wodna. Zwilżając zawartość próbki zauważono że niektóre kryształki otrzymują kolor jasnoniebieski, a niektóre rozpuszczają się w wodzie.

Wnioski:

Ogrzanie naczynia ze zwilżonym siarczanem(VI) miedzi(II) CuSO₄ * H₂O powoduje wytrącenie się wody o czym świadczy para wodna na ściankach probówki. Zwiększona temperatura powoduje zmianę energii wewnętrznej oraz wytrącenie się wody. Woda powoduje zmianę zabarwienia związku, co dowodzi zmiana koloru związku z powrotem na niebieski po dodaniu wody. Zatem reakcja ta jest obustronna i jest reakcją analizy.

Reakcja : CuSO_{4 *} 5H₂O == 5H₂O + CuSO₄

Uwodniony siarczan(VI) woda siarczan(VI) miedzi(II)

Miedzi(II)

Dysocjacja jonowa nie zachodzi, ponieważ roztwór ten jest osadem.

Doświadczenie 4

Wstęp:

Napełniamy dwie probówki każdą po 2 cm³ kwasu chlorowodorowego HCl. Do jednej z nich wkładamy blaszkę cynkową, a do drugiej wiórki żelaza.

Obserwacje:

1. próbka z blaszką cynkową - po włożeniu blaszki cynkowej Zn do kwasu, wydzielają się już w temperaturze pokojowej pęcherzyki. Po podgrzaniu próbki reakcja zachodzi szybciej.

2. Próbka z wiórkami żelaza - w temperaturze pokojowej nie dzieje się nic. Dopiero po podgrzaniu próbki do stanu wrzenia, roztwór zmienia kolor z bezbarwnego na żółty.

Do roztworu chlorku żelaza (III) dodaliśmy KSCN (tiocyjanian potasu) który spowodował zabarwienie roztworu na kolor krwisto-czerwony.

Wnioski:

1. próbka z Zn. W próbce tej zachodzi reakcja

2HCl + Zn = ZnCl₂ + H₂

Kwas chlorowodorowy cynk chlorek wodór

cynku

Dysocjacja jonowa: HCl = H⁺ + Cl^-

ZnCl₂ = Zn²⁺ + 2Cl^-

Przedstawiona reakcja ukazuje nam, że pęcherzykami, które się wydzielały są pęcherzyki wodoru. Cynk powoduje wyparcie wodoru z kwasu i powstanie chlorku cynku. Reakcja ta jest reakcją wymiany pojedynczej.

2. próbka z Fe. W próbce tej zachodzi reakcja

6HCl + 2Fe = FeCl₃ + 3H₂

Żelazo chlorek żelaza(III)

Reakcja FeCl₃ z KSCN: FeCl₃ + 6 KSCN = K₃[Fe(SCN)₆] + 3KCl

Heksatiocyjano-

Żelazian(III) żelaza

Dysocjacja jonowa: FeCl₃ = Fe³⁺ + Cl^-

Reakcja żelaza z kwasem chlorowodorowym powoduje wypieranie z kwasu atomów wodoru, a zastąpienie ich atomami żelaza. Produktem końcowym reakcji jest chlorek żelaza i wydzielający się w czasie reakcji gazowy wodór. Reakcja ta jest również reakcją wymiany pojedynczej. Po połączeniu chlorku żelaza(III) z tiocyjanianem potasu otrzymaliśmy heksatiocyjanożelazian(III) potasu, zaś produktem ubocznym reakcji jest chlorek potasu.

Doświadczenie 5

Wstęp:

Do probówki wlewamy Hg(NO₃)₂, czyli azotan (IV) rtęci i dodajemy cienki drucik miedzi.

Obserwacje:

Azotan (IV) rtęci jest bezbarwną substancją płynną, natomiast miedź jest koloru złotego. Po zanurzeniu drucika miedzianego w roztworze, zmienia on swoją barwę na kolor srebrny.

Wnioski:

Drucik miedziany zmienił swoje zabarwienie, ponieważ zaszła reakcja azotanu (IV) rtęci z miedzią, w wyniku której nastąpiło wyparcie rtęci z soli, a zastąpienie jej miedzią, zatem nastąpiła reakcja wymiany pojedynczej. Wyparta rtęć osadza się na powierzchni miedzianego drucika, zmieniając jego kolor na srebrny. Powstała nowa sól jest azotanem (IV) miedzi.

Reakcja : Hg(NO₃)₂ + Cu = Hg + Cu(NO₃)₂

Azotan(IV) rtęci miedź rtęć azotan (IV) miedzi

Dysocjacja jonowa: Hg(NO₃)₂ = Hg²⁺ + NO₃^2-

Cu(NO₃)₂ = Cu²⁺ + NO₃^2-

Doświadczenie 6

Wstęp:

Do dwóch probówek oddzielnie wlewamy po 2 cm³ siarczanu (VI) miedzi(II) oraz chlorku miedzi(II). Do każdej z nich dodajemy odpowiednio zasady sodowej NaOH.

Obserwacje:

1. probówka z siarczanem(VI) miedzi(II): Kolor siarczanu (VI) miedzi(II) jest bezbarwny, zarówno jak zasady sodowej. Po dodaniu zasady do soli kolor roztworu zmienia się na kolor lazurowy, oraz wytrąca się osad.

2. Probówka z chlorkiem miedzi(II): Kolor chlorku jest bezbarwny. Po dodaniu zasady barwa roztworu zmienia się na kolor jasnoniebieski tłumiony zielenią. Wytrąca się osad.

Wnioski:

1. probówka z siarczanem(VI) miedzi(II): siarczan(VI) miedzi(II) po połączeniu się z zasadą sodową tworzy sól chlorku sodu oraz wytrąca osad w postaci wodorotlenku miedzi(II). Reakcja ta jest reakcją wymiany podwójnej, ponieważ zarówno miedź i sód „wymieniają” się pozycjami tworząc nowe związki chemiczne.

Reakcja: CuSO₄ + NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Siarczan(VI) wodorotlenek wodorotlenek siarczan(VI)

Miedzi(II) sodu miedzi(II) sodu

Dysocjacje jonowe: CuSO₄ = Cu²⁺ + SO₄^2-, Na₂SO₄ = 2 Na⁺ + SO₄^2-

NaOH = Na⁺ + OH^-

Dysocjacja jonowa wodorotlenku miedzi (II) nie zachodzi, ponieważ wytrąca się on jako osad.

2) Probówka z chlorkiem miedzi(II): Reakcja ta, podobnie jak poprzednia jest reakcją której produktami są sól i zasada. Powstałą solą jest NaCl, czyli chlorek sodu, zaś zasadą jest wodorotlenek miedzi(II) Cu(OH)₂, wytrącający się w reakcji jako osad. Reakcja również jest reakcją wymiany podwójnej. Dysocjacja jonowa nie zachodzi dla osadu, czyli w tym przypadku dla Cu(OH)₂

Reakcja: CuCl₂ + 2 NaOH = Cu(OH)₂ + 2 NaCl

Chlorek miedzi(II) wodorotlenek wodorotlenek chlorek sodu

Sodu miedzi(II)

Dysocjacja: CuCl₂ = Cu²⁺ + 2Cl^-, NaCl = Na⁺ + Cl^-

Doświadczenie 7

Wstęp:

Do dwóch oddzielnych probówek dajemy po 2 cm³: chlorku baru BaCl₂, oraz chlorku wapnia CaCl₂. Do obu probówek dodajemy w takiej samej ilości węglanu sodu Na₂CO₃.

Obserwacje:

1. probówka z chlorkiem wapnia CaCl₂. Już po niewielkiej ilości dodanego węglanu wapnia na ściankach probówki osadził się drobny, krystaliczny osad o kolorze białym.

2. Probówka z chlorkiem baru BaCl₂. Reakcja przebiegała dłużej niż w przypadku poprzedniej. Aby pojawił się drobno krystaliczny osad barwy białej, trzeba było dodać więcej węglanu sodu.

Wnioski:

Reakcja chlorku wapnia z węglanem sodu: CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + 2NaCl

Chlorek wapnia węglan sodu węglan wapnia chlorek sodu

Reakcja chlorku baru z węglanem sodu: BaCl₂ + Na₂CO₃ = BaCO₃ + 2 NaCl

Chlorek baru węglan sodu węglan baru chlorek sodu

W obu reakcjach jako osad wytrąciła się sól, w pierwszej reakcji jest to węglan wapnia, zaś w drugiej węglan baru. Osad w reakcji z chlorkiem wapnia wytworzył się szybciej, ponieważ wapń jest bardziej aktywny chemicznie, niż bar i chętniej łączy się z innymi pierwiastkami tworząc związki chemiczne. Osadem wytrącającym się w reakcji pierwszej jest węglan wapnia, natomiast w reakcji drugiej jest to węglan baru. Produktem ubocznym obu reakcji jest taka sama ilość chlorku sodu. Obie reakcje są reakcjami wymiany podwójnej.

Dysocjacje jonowe: CaCl₂ = Ca²⁺ + 2Cl^- BaCl₂ = Ba²⁺ + 2Cl^-

Na₂CO₃ = 2 Na⁺ + CO₃^2-

Doświadczenie 8

Wstęp:

Do probówki nalaliśmy 10 cm³ wody destylowanej, po czym dodaliśmy do niej oranżu metylowego. Przy pomocy drutu spalamy siarkę, po czy zbliżamy tlącą się końcówkę drutu do powierzchni roztworu wody z oranżem.

Obserwacje:

Po dodaniu oranżu do wody destylowanej nowo powstała substancja zmieniła kolor na żółty. Siarka jest koloru żółtego. Po zbliżeniu tlącej się siarki roztwór wody z oranżem metylowym zmienia barwę z żółtego na czerwony.

Wnioski:

Reakcje: S + O₂ = SO_2, 3S + 3O₂ = 2SO₃

Siarka tlen dwutlenek trójtlenek siarki

Siarki

SO₂ + H₂O = H₂SO₃ SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Kwas siarkowy(IV) kwas siarkowy(VI)

Reakcja, w której powstał dwutlenek węgla jest reakcją spalania siarki. Reakcja druga jest również reakcją spalania siarki ale pod warunkiem całkowitego spalenia siarki. Produktem tej reakcji jest trójtlenek siarki. Siarka biorąca udział w obu reakcjach różni się wartościowością. Po przyłożeniu tlącej się siarki kolor wody zmienił się na czerwony, co świadczy o kwasowym charakterze roztworu. Dowodzi temu także produkt reakcji, czyli kwas siarkowy. Wszystkie reakcje, opisane w doświadczeniu są reakcjami syntezy, czyli reakcjami łączenia.

Dysocjacja jonowa: H₂SO₃ = 2 H⁺ + SO₃^2-

H₂SO₄ = 2 H⁺ + SO₄^2-

Tlenki nie ulegają dysocjacji, dlatego SO₂ i SO₃ nie uwzględniam przy opracowaniu dysocjacji jonowej.

---