Wodór, zanieczyszczenia powietrza, efekty energetyczne - Chemia Nowej Ery 7

1.Występowanie wodoru

Wodór to najbardziej rozpowszechniony pierwiastek chemiczny we Wszechświecie. Na Ziemi w stanie wolnym występuje w niewielkich ilościach: w górnych warstwach atmosfery i w gazach wulkanicznych.

2.Otrzymywanie wodoru z cynku i kwasu chlorowodorowego

Do cynku w probówce wkrapla się rozcieńczony kwas chlorowodorowy. Probówka się nagrzewa i wydzielają się pęcherzyki bezbarwnego gazu, który zbiera się nad wodą w odwróconej probówce. Jednym z produktów jest palny gaz - wodór. Z magnezem zamiast cynku reakcja przebiega szybciej.

3.Bezpieczeństwo przy zbieraniu wodoru

Wodór zmieszany z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową. Dlatego zbiera się go w probówce wypełnionej wodą i nie zbiera się pierwszych porcji gazu - to powietrze z probówki i rurki. Zbieranie nad wodą jest możliwe, bo wodór nie rozpuszcza się w wodzie.

4.Jak wykryć wodór?

Probówkę z gazem trzyma się wylotem w dół i zbliża do niej zapalone łuczywo. Gdy słychać charakterystyczny dźwięk, w probówce był wodór - palny gaz.

5.Reakcja magnezu z parą wodną

Płonący magnez umieszczony nad wrzącą wodą pali się w parze wodnej jasnym, oślepiającym płomieniem, a na łyżce powstaje biały proszek - tlenek magnezu. Drugim produktem jest wodór.

6.Zapis słowny reakcji magnezu z wodą

magnez + woda → tlenek magnezu + wodór. Substraty: magnez (pierwiastek) i woda (związek chemiczny). Produkty: tlenek magnezu (związek chemiczny) i wodór (pierwiastek).

7.Wodorki

Związki chemiczne wodoru z innymi pierwiastkami chemicznymi. Przykłady: wodór z chlorem tworzy chlorowodór, z siarką - siarkowodór, a z azotem - amoniak.

8.Właściwości wodoru

Bezbarwny i bezwonny gaz, słabo rozpuszcza się w wodzie, ma gęstość mniejszą od gęstości powietrza. Jest palny, reaguje z niemetalami, a z metalami tworzy wodorki metali.

9.Zastosowania wodoru

M.in. utwardzanie tłuszczów (z oleju powstaje margaryna), ciekły wodór jako składnik paliw rakietowych, otrzymywanie wielu związków chemicznych (np. kwasu chlorowodorowego, amoniaku, leków, nawozów sztucznych), pojazdy z technologią wodorową, które zamiast tlenku węgla(IV) wydzielają parę wodną.

10.Źródła zanieczyszczeń powietrza

Naturalne, np. pożary lasów, wybuchy wulkanów, wyładowania atmosferyczne, oraz antropogeniczne (wytworzone przez człowieka lub wynik jego działalności), np. transport samochodowy, produkcja przemysłowa, m.in. rolnictwo, elektrownie węglowe.

11.Podział zanieczyszczeń powietrza ze względu na stan skupienia

Gazowe: tlenek siarki(IV), tlenek węgla(IV), tlenek węgla(II). Ciekłe: freony z aerozoli. Stałe: pyły, tlenki metali, metale ciężkie, dym (sadza).

12.Skutki zanieczyszczeń powietrza

Smog, kwaśne opady, dziura ozonowa i zwiększenie efektu cieplarnianego. Zanieczyszczenia szkodzą zdrowiu ludzi, zwierząt i roślin, a z opadami trafiają też do wody i gleby.

13.Smog

Mgła przemysłowa, która powstaje, gdy mgła (para wodna) miesza się z pyłami, dymem, tlenkami azotu, tlenkiem węgla(IV) i tlenkiem siarki(IV). Może powodować m.in. stany zapalne oczu i płuc oraz choroby serca.

14.Kwaśne opady

Powstają, gdy tlenki siarki i azotu łączą się z wodą (parą wodną) w powietrzu i spadają z deszczem lub śniegiem. Niszczą roślinność i zabytkowe budowle, zakwaszają wody, przez co giną ryby i inne organizmy wodne.

15.Ozon

Odmiana tlenu, która powstaje m.in. podczas wyładowań atmosferycznych. Występuje przy powierzchni Ziemi i w górnych warstwach stratosfery (ok. 30 km nad Ziemią). Ozon w stratosferze chroni organizmy przed promieniowaniem nadfioletowym ze Słońca.

16.Dziura ozonowa

Zmniejszenie ilości ozonu w stratosferze, spowodowane głównie przez freony (dawniej stosowane w lodówkach i aerozolach). Przez nią do Ziemi dociera więcej promieniowania UV, co zwiększa m.in. liczbę zachorowań na nowotwory skóry. Po zaprzestaniu emisji freonów dziura ozonowa się zmniejszyła.

17.Efekt cieplarniany

Zatrzymywanie przez gazy w atmosferze ciepła emitowanego przez Ziemię. Gazy cieplarniane to m.in. tlenek węgla(IV), tlenek węgla(II), ozon, para wodna i metan. Skutkiem są zmiany klimatyczne, np. więcej groźnych zjawisk, takich jak huragany.

18.Sposoby zapobiegania skutkom zanieczyszczeń powietrza

Smog i efekt cieplarniany: alternatywne źródła energii, lepsza izolacja cieplna budynków, więcej lasów. Kwaśne opady: transport publiczny, oszczędne korzystanie z energii elektrycznej. Dziura ozonowa: aerozole bez freonów, mniej freonów w urządzeniach chłodniczych.

19.Podział reakcji chemicznych ze względu na efekt energetyczny

Reakcje egzoenergetyczne - wydziela się w nich energia (gdy cieplna, to reakcje egzotermiczne). Reakcje endoenergetyczne - zachodzą dzięki stałemu dostarczaniu energii (gdy cieplnej, to reakcje endotermiczne).

20.Reakcja egzoenergetyczna

Reakcja chemiczna, w której wyniku wydziela się energia: cieplna (wzrost temperatury), świetlna (świecenie, płomień) lub akustyczna (np. dźwięk). Przykład: reakcja w ogrzewaczu chemicznym do dłoni po kontakcie z powietrzem.

21.Reakcja endoenergetyczna

Reakcja chemiczna, do której przebiegu konieczne jest dostarczanie energii, np. cieplnej (ogrzewanie). Przykład: karmelizacja cukru, która zachodzi tylko w wysokiej temperaturze.

22.Reakcja egzotermiczna

Reakcja chemiczna przebiegająca z wydzieleniem energii cieplnej. Przykład: reakcja sodu z wodą: sód + woda → wodorotlenek sodu + wodór.

23.Reakcja endotermiczna

Reakcja chemiczna, do której przebiegu konieczne jest stałe dostarczanie energii cieplnej. Przykład: rozkład węglanu wapnia: węglan wapnia $\ce{->[{T}]}$ tlenek wapnia + tlenek węgla(IV).

24.Litera T nad strzałką w zapisie reakcji

Oznacza, że reakcja chemiczna zachodzi w podwyższonej temperaturze, np. węglan wapnia $\ce{->[{T}]}$ tlenek wapnia + tlenek węgla(IV).

25.Reakcja spalania

Gwałtowna reakcja egzoenergetyczna przebiegająca z wydzieleniem światła i ciepła, np. spalanie drewna w ognisku albo magnezu w tlenie. Spalać się może nawet rozdrobnione i podgrzane żelazo.

26.Efekt energetyczny zjawisk fizycznych

Efekt energetyczny może towarzyszyć też zjawiskom fizycznym, w których nie powstają nowe substancje. Zjawisko egzotermiczne: rozcieńczanie stężonego roztworu kwasu siarkowego(VI). Zjawisko endotermiczne: topnienie lodu.

27.Jak rozpoznać efekt energetyczny w doświadczeniu?

Jeśli podczas reakcji naczynie się nagrzewa albo pojawia się światło czy dźwięk, reakcja jest egzoenergetyczna. Jeśli reakcja zachodzi tylko wtedy, gdy stale ogrzewamy substancje, i ustaje po odstawieniu palnika, jest endoenergetyczna.