Reakcja chemiczna, pierwiastki, metale i niemetale - Chemia Nowej Ery 7

1.Zjawisko fizyczne

Proces, w którego wyniku nie powstaje żadna nowa substancja, np. topnienie parafiny, rozdrabnianie siarki w moździerzu, zmięcie kartki papieru albo zmiany stanu skupienia wody.

2.Reakcja chemiczna

Przemiana, w której wyniku powstaje nowa substancja o innych właściwościach, np. spalanie magnezu, spalanie parafiny, spalenie kartki papieru (powstaje popiół).

3.Jak odróżnić zjawisko fizyczne od reakcji chemicznej

Trzeba sprawdzić, czy powstała nowa substancja o innych właściwościach. Zmięta kartka wygląda inaczej, ale nadal jest papierem - to zjawisko fizyczne. Po spaleniu kartki zostaje popiół o innych właściwościach niż papier - to reakcja chemiczna.

4.Ogrzewanie parafiny, rozcieranie siarki i spalanie magnezu

Parafina na łyżeczce do spalań topi się, a siarka po roztarciu ma mniejsze cząstki - to zjawiska fizyczne. Dalej ogrzewana parafina spala się, a magnez spala się oślepiającym płomieniem i powstaje biały proszek - to reakcje chemiczne, bo jedne substancje przemieniły się w inne.

5.Przemiany stanów skupienia wody

Topnienie: lód → woda. Krzepnięcie: woda → lód. Parowanie: woda → para wodna. Skraplanie (kondensacja): para wodna → woda. Sublimacja: lód → para wodna. Resublimacja: para wodna → lód. Wszystkie są zjawiskami fizycznymi.

6.Przemiany przy wzroście i przy obniżeniu temperatury

Przy wzroście temperatury zachodzą: topnienie, parowanie i sublimacja. Przy obniżeniu temperatury zachodzą: krzepnięcie, skraplanie i resublimacja. Woda wrze w temperaturze 100°C (373 K), a krzepnie w 0°C (273 K).

7.Sublimacja i resublimacja

Sublimacja to bezpośrednia przemiana substancji stałej w gaz. Resublimacja to proces odwrotny - przemiana gazu w substancję stałą, np. powstawanie szronu na roślinach z pary wodnej z powietrza przy nagłym spadku temperatury.

8.Zjawiska fizyczne w otoczeniu

Woda krzepnie, tworząc taflę lodu na jeziorze lub sople. Woda paruje, a ze skroplonej pary wodnej powstają mgła, chmury i poranna rosa. Para wodna jest niewidoczna - widać dopiero krople cieczy po jej skropleniu.

9.Reakcje chemiczne w otoczeniu

Zachodzą w organizmie (trawienie pokarmów) i w otoczeniu: rdzewienie przedmiotów, spalanie, a także przygotowywanie posiłków, np. smażenie naleśników i pieczenie ciastek, gdy pod wpływem wysokiej temperatury powstają nowe substancje.

10.Pierwiastek chemiczny

Substancja prosta, której nie można rozłożyć na substancje prostsze, np. miedź, węgiel, siarka. Pojęcie pierwiastka chemicznego wprowadził w 1661 r. angielski uczony Robert Boyle.

11.Pochodzenie nazw pierwiastków chemicznych

Nazwy tworzono m.in. od nazw miejsc (polon - Polska, europ - Europa), postaci mitologicznych (promet - Prometeusz), rzek (ren - Ren), nazwisk uczonych (nobel - Alfred Nobel, kiur - Maria Skłodowska-Curie, kopernik - Mikołaj Kopernik) i właściwości (brom - od greckiego słowa oznaczającego smród).

12.Symbol chemiczny

Umowny międzynarodowy zapis pierwiastka chemicznego, pochodzący od jego nazwy łacińskiej. Obecnie stosowane symbole wprowadził w 1815 r. Jöns Jacob Berzelius; we wszystkich państwach, mimo różnych alfabetów, są takie same.

13.Zasady zapisywania symboli chemicznych

Symbole jednoliterowe zapisuje się wielką literą, np. siarka - $\ce{S}$, jod - $\ce{I}$, wodór - $\ce{H}$. Gdy nazwy łacińskie kilku pierwiastków zaczynają się na tę samą literę, do pierwszej wielkiej litery dodaje się drugą lub dalszą małą literę, np. węgiel - $\ce{C}$, wapń - $\ce{Ca}$, chlor - $\ce{Cl}$, miedź - $\ce{Cu}$.

14.Symbole pochodzące od nazw łacińskich

Azot - $\ce{N}$ (Nitrogenium), sód - $\ce{Na}$ (Natrium), srebro - $\ce{Ag}$ (Argentum), ołów - $\ce{Pb}$ (Plumbum), żelazo - $\ce{Fe}$ (Ferrum), węgiel - $\ce{C}$ (Carboneum), tlen - $\ce{O}$ (Oxygenium), wapń - $\ce{Ca}$ (Calcium), glin - $\ce{Al}$ (Aluminium).

15.Symbole innych ważnych pierwiastków

Magnez - $\ce{Mg}$, krzem - $\ce{Si}$, fosfor - $\ce{P}$, siarka - $\ce{S}$, chlor - $\ce{Cl}$, potas - $\ce{K}$, cynk - $\ce{Zn}$, miedź - $\ce{Cu}$, brom - $\ce{Br}$, jod - $\ce{I}$, wodór - $\ce{H}$.

16.Układ okresowy pierwiastków chemicznych

Zestawienie, w którym uporządkowane są wszystkie pierwiastki chemiczne - zarówno znane od starożytności (np. węgiel, srebro), jak i odkryte niedawno (np. nihon). Ma 18 grup i 7 okresów; z niego odczytuje się symbole i nazwy pierwiastków.

17.Wzór chemiczny

Zapis związku chemicznego (substancji złożonej) za pomocą symboli chemicznych pierwiastków, np. $\ce{MgO}$ - tlenek magnezu, $\ce{NaCl}$ - chlorek sodu. Symbol oznacza pierwiastek, a wzór - związek chemiczny.

18.Związek chemiczny

Substancja złożona z co najmniej dwóch różnych, połączonych ze sobą trwale pierwiastków chemicznych, np. tlenek wodoru (woda), chlorek sodu (sól kuchenna). Jego skład jest stały i ściśle określony, a na składniki można go rozdzielić jedynie za pomocą reakcji chemicznej.

19.Otrzymywanie związku chemicznego z siarki i żelaza

Sproszkowana siarka zmieszana z opiłkami żelaza to żółtoszara mieszanina, którą rozdziela magnes. Po ogrzaniu mieszaniny w parownicy powstaje ciemnoszara substancja, której składników magnes już nie rozdziela - powstał związek chemiczny.

20.Związek chemiczny a mieszanina

Związek: pierwiastki trwale połączone w wyniku reakcji chemicznej, w ściśle określonych proporcjach (określony skład); nie da się go rozdzielić metodami fizycznymi. Mieszanina: substancje tylko wymieszane w dowolnych proporcjach, zachowują swoje właściwości; można ją rozdzielić metodami fizycznymi, np. sączeniem, dekantacją, krystalizacją.

21.Podział materii

Materia dzieli się na substancje i mieszaniny substancji. Substancje to pierwiastki chemiczne (substancje proste: metale, np. miedź, cynk, i niemetale, np. chlor, fosfor) oraz związki chemiczne (substancje złożone, np. woda, chlorek sodu). Mieszaniny są jednorodne (np. stopy metali, powietrze) lub niejednorodne (np. piasek z wodą).

22.Metale i niemetale w układzie okresowym

Podział pierwiastków na metale i niemetale znano już w starożytności. Większość pierwiastków to metale - zajmują lewą i środkową część układu okresowego oraz dwa osobne rzędy u dołu. Niemetale to wodór i pierwiastki z prawej górnej części układu.

23.Porównanie wybranych metali i niemetali

Cynk, sód i magnez to bezwonne, srebrzystobiałe ciała stałe z metalicznym połyskiem (sód jest miękki). Fosfor czerwony (czerwony proszek) i siarka (żółta, krucha) to ciała stałe bez połysku, o różnych barwach i charakterystycznym zapachu.

24.Właściwości niemetali

Niemetale znacznie różnią się między sobą. W temperaturze pokojowej są ciałami stałymi (np. siarka, jod), gazami (np. chlor - żółtozielony gaz) albo cieczą - brom to jedyny ciekły niemetal. Mają różne barwy, niektóre charakterystyczny zapach; różnią się aktywnością chemiczną, rozpuszczalnością w wodzie, gęstością i temperaturami wrzenia i topnienia.

25.Przewodnictwo cieplne i elektryczne metali

Gdy jeden koniec blaszki miedzianej ogrzewa się w płomieniu, parafina na drugim końcu się topi - metale przewodzą ciepło. Gdy w obwodzie ze źródłem prądu i żarówką umieści się drucik żelazny, miedziany lub aluminiowy, żarówka świeci - metale przewodzą prąd elektryczny.

26.Aktywność chemiczna metali

Metale różnią się aktywnością chemiczną. Magnez gwałtownie reaguje z kwasem chlorowodorowym (wydzielają się pęcherzyki bezbarwnego gazu), a miedź z nim nie reaguje. Najmniej aktywne są metale szlachetne, np. złoto, srebro, platyna, a najbardziej - sód i potas, które przechowuje się w nafcie.

27.Wspólne i różne właściwości metali

Wspólne: stały stan skupienia (wyjątek: rtęć - ciecz), barwa srebrzystobiała lub srebrzystoszara (wyjątki: np. złoto, miedź), połysk metaliczny, kowalność i ciągliwość, dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne. Metale różnią się twardością, temperaturą topnienia, gęstością i aktywnością chemiczną.

28.Metale lekkie i metale ciężkie

Metale lekkie mają gęstość mniejszą od $4{,}5~\mathrm{g/cm^3}$, np. sód i glin. Metale ciężkie mają gęstość większą od $4{,}5~\mathrm{g/cm^3}$, np. żelazo i ołów.

29.Pierwiastki ciekłe w temperaturze pokojowej

Tylko dwa pierwiastki są w temperaturze pokojowej cieczami: rtęć (metal) i brom (niemetal). Gal ma temperaturę topnienia 29,8°C, dlatego topi się w dłoni.

30.Stopy metali

Mieszaniny jednorodne różnych metali stopionych w odpowiednich proporcjach; czasem dodaje się do nich niemetale, np. węgiel lub krzem. Przykład: mosiądz - stop miedzi i cynku, z którego wykonuje się m.in. instrumenty muzyczne.

31.Właściwości stopów metali

Stopy mają inne właściwości niż ich składniki: właściwości mechaniczne zwykle lepsze niż głównego metalu, a temperaturę topnienia zwykle niższą niż metali, z których powstały. Niewielki dodatek pierwiastka może znacznie zmienić np. odporność na temperaturę i korozję, twardość, właściwości magnetyczne i elektryczne.

32.Zastosowania niemetali, metali i stopów

Metale przewodzą prąd i ciepło, więc robi się z nich przewody, grzejniki i garnki; miedź - przewody elektryczne. Siarka jest składnikiem kremów na choroby skóry, związek chloru dezynfekuje wodę, z włókien węglowych (karbon) robi się ramy rowerów. Duraluminium (stop glinu) służy w lotnictwie, stal (stop żelaza) z dodatkiem chromu - na nierdzewne naczynia.

33.Korozja

Niszczenie metali i ich stopów przez czynniki występujące w środowisku przyrodniczym. Korozję żelaza i stali nazywa się rdzewieniem; główne jej przyczyny to woda i tlen, a sól kuchenna ją przyspiesza. Korozja zaczyna się na powierzchni i postępuje w głąb metalu. Odporne są na nią tylko metale szlachetne.

34.Metody ochrony metali przed korozją

1) Nakładanie powłok ochronnych: cynkowanie, chromowanie, niklowanie, malowanie farbą, emaliowanie, lakierowanie. 2) Osłabianie agresywności środowiska. 3) Stosowanie stopów odpornych na korozję, np. stal nierdzewna (stal z dodatkiem chromu, manganu i niklu).