Kreatywne doświadczenia :)

Kolejna porcja doświadczeń chemicznych dla małych i dużych chemików :)

I. PŁONĄCY BANKNOT

  Jak myślisz, banknoty bądź kartki papieru w zetknięciu z ogniem, spalą się?? Odpowiedź jest prosta: Oczywiście, że tak. Jednak chemicy znają wiele "magicznych" sztuczek, które udowadniają, że niektóre zjawiska można "oszukać". Zobaczmy :

Odczynniki:

banknot ( lub kawałek papieru na początek ;) )

nożyczki lub metalowe szczypce

zapałki

ok 100 ml wodnego roztworu etanolu (alkoholu spożywczego np wódka) bądź denaturat wymieszanego z wodą ( do celów tylko i wyłącznie eksperymentalnych :) !)

miska/pojemnik o pojemności ponad 100 ml

miska z wodą

  

Wykonanie:

Do miski wlać roztwór alkoholu.

Część banknotu ( ok. połowę) zanurz w roztworze etanolu/ denaturatu i poczekaj , aż papier nasączy się alkoholem. Podczas zanurzania oraz podczas kolejnych czynności trzymaj papier w szczypcach bądź za pomocą nożyc, dla bezpieczeństwa. Następnie mokrą część banknotu podpal, pamiętając, żeby nie robić tego bezpośrednio nad naczyniem z alkoholem, aby nie doszło do podpalenia par alkoholu.

Co się stanie?

Nie nowością jest, że zaobserwujemy intensywny płomień, który z czasem zniknie ale...

Banknot nie ulegnie jednak spaleniu i pozostanie suchy oraz nienaruszony. !

Jak widzimy, nie wszystko co się pali musi się spalać. :)

A dlaczego tak się dzieję?

Etanol jest substancją palną, która przy dużej ilości tlenu, jaka obecna jest w powietrzu, ulega reakcji spalania , w wyniku czego obserwujemy efekt energetyczny w postaci płomienia. Ponadto etanol jest lotny, więc jego spalanie odbywa się tuż nad powierzchnią papieru.

Woda natomiast jest substancją niepalną i mniej lotną, dlatego też zwilża nam banknot ( chroniąc go przed spaleniem).

Uwaga!:

Podczas tego doświadczenia należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa, przy użyciu ognia. Jeśli banknot się jednak zapali w wyniku źle przeprowadzonego doświadczenia należy umieścić go w misce z wodą. Pod żadnym pozorem nie wolno opuszczać płonącego banknotu na ziemię. 

Doświadczenie przeprowadzać pod kontrolą osób dorosłych. 

II. Mleko i barwniki

Doświadczenie kierowane głównie dla najmłodszych :)

Odczynniki:

mleko

barwniki spożywcze( najlepiej wielokolorowe)

miska

patyczki do uszu

detergent: płyn do mycia naczyń

Wykonanie:

Do miski wlej mleko oraz kilka kropel różnych barwników. Następnie patyczek do uszu nawilżamy płynem do mycia naczyń i wkładamy do talerza, tak aby nie dotykał dna tylko powierzchni, na której występuje warstwa barwników. Poruszamy patyczkiem w różne strony, tworząc kreatywne "esy floresy" :) Tutaj należy włączyć własną inwencję twórczą. :)

Widzimy, że barwniki poruszają się za patyczkiem i rozchodzą się po całej powierzchni mleka.

Dlaczego tak się dzieję?

Płyn do mycia naczyń idealnie usuwa wszelkie zabrudzenie, głównie tłuszcz, co obserwujemy podczas zmywania naczyń. Detergenty zmieniają napięcie powierzchniowe wody a tym samym wiążą ze sobą małe cząsteczki brudu, którymi w naszym przypadku były barwniki :) Dlatego też barwniki wędrują za patyczkiem nasiąkniętym płynem, dzięki czemu możemy otrzymywać niepowtarzalne własne wzory :)

Ponadto mleko zawiera w sobie nic innego jak właśnie nasz tłuszcz, który płyn chce "zlikwidować", dzięki temu barwniki rozpływają się na powierzchni mleka, ponieważ zostają rozbijane przez detergent cząsteczki tłuszcze.

  

Wiązania chemiczne - rodzaje i przykłady :)

WIĄZANIA CHEMICZNE ;)

Dzisiaj krótka lekcja na temat wiązań chemicznych pomiędzy atomami.

Wiązanie chemiczne jest to oddziaływanie występujące pomiędzy atomami, grupami atomów, jonami bądź cząsteczkami. 

Powstają one w wyniku oddziaływania ze sobą, przyjmowaniu lub uwspólnianiu elektronów walencyjnych atomów, które reagują ze sobą. 

  

Tworząc wiązanie atomy mogą razem współpracować, tworząc związek chemiczny, cząsteczkę a tym samym różne substancje, z którymi spotykamy się na co dzień. :)

Przypominając: elektrony walencyjne są to elektrony znajdujące się na ostatniej powłoce, najbardziej dostępne w tworzeniu wiązania, dlatego biorą one udział w oddziaływaniu ze sobą atomów.

 

Na załączonym obrazku widzimy, że w tym przypadku wiązania będą tworzone przez elektrony z ostatniej powłoki , czyli powłoki M ( elektrony walencyjne), ponieważ najłatwiej je "oderwać" , gdyż znajdują się najdalej od jądra.

ELEKTROUJEMNOŚĆ to zdolność atomów do przyciągania elektronów. (!)

Zasada powstawania wiązań:

Dwóch Panów wprowadziło teorię powstawania wiązań (Kossel i Lewis), stwierdzili oni, że pierwiastki tworząc wiązanie dążą do osiągnięcia oktetu ( bądź dubletu – tak jak hel) elektronów na powłoce walencyjnej. 

Dlaczego? Bo dążą do ideału, każdy pierwiastek tworząc wiązanie chce być tak jak gazy szlachetne(ostatnia grupa w układzie okresowym), które mają po 8 elektronów na ostatniej powłoce(2 elektrony w przypadku helu—WYJĄTEK!). 

Dlatego też każdy atom chce mieć 8 elektronów (tzw. oktet). Więcej niż 8 elektronów nikt już nie może przyjąć , jest to maksymalna liczba elektronów , które mogą znajdować się na powłoce walencyjnej. Atomy, chcąc „upodobnić” się do gazów szlachetnych tworzą wiązania na różne sposoby. Dzięki temu możemy wyróżnić wiązania takie jak:

  

 WIĄZANIE JONOWE

Polega na tym, że jeden pierwiastek, który jest mniej elektroujemny (nie lubi elektronów w przeciwieństwie do jego „kolegi”), oddaje swój elektron sąsiadowi, który z chęcią go przyjmie ( bo jest elektroujemny).

Atom, który oddaje swój elektron staje się jonem dodatnim (kationem), natomiast atom, który przyjmuje ten elektron staje się jonem ujemnym (anionem). Powstały minus i plus przyciągają siebie siłami elektrostatycznymi (tak jak magnes) i tworzą silne oddziaływanie, nazywane wiązaniem jonowym (!!!)

Np. NaCl

Sód (Na) oddaje swój elektron , stając się kationem Na⁺ , natomiast chlor (Cl) przyjmując elektron staje się anionem Cl^-. Jak możemy zauważyć Cl ma 7 elektronów, a przyjmując elektron Na, ostatecznie ma 8 elektronów (oktet!) , tak jak najbliżej położony gaz szlachetny. (Spójrz na układzie, który z gazów szlachetnych - ostatnia grupa w układzie okresowym leży najbliżej chloru).

A jak to wygląda w praktyce? :

Jeden atom daje w prezencie swój elektron sąsiadowi :)

Wiązanie jonowe występuje głównie w wyniku połączenia litowców i berylowców(I i II grupa w układzie okresowym) z tlenowcami i fluorowcami ( 16 i 17 grupa). 

Związki, w którym występuje wiązanie jonowe mają krystaliczną budowę, są dobrze rozpuszczalne w wodzie, przewodzą prąd elektryczny.

WIĄZANIE KOWALENCYJNE

Polega ono na utworzeniu wspólnej pary elektronów przez dwa atomy (żaden z atomów nie dostaje elektronów w prezencie, wszystko jest wspólne- tak jak w małżeństwie :) ). 

Dzięki temu oba atomy zdobywają konfiguracje gazów szlachetnych, czyli mają oktet bądź dublet elektronowy. Warunkiem powstania takiego wiązania jest obecność niesparowanego elektronu na ostatniej powłoce ( przynajmniej jeden elektron musi być sam , żeby móc stworzyć parę z elektronem sąsiada).

Wyróżniamy dwa typy wiązań kowalencyjnych :

a)      Niespolaryzowane

Występuje, kiedy różnica elektroujemności dwóch atomów równa się 0. Czyli między takimi samymi atomami. ( ponieważ jeśli jeden atom ma elektroujemność równą np. 3,5, więc drugi , który jest atomem tego samego pierwiastka również musi mieć 3,5, więc prosta matematyka 3,5-3,5=0 -  różnica elektroujemności)

Atomy tworzące to wiązanie mają tę samą parę elektronów- nazywa się to uwspólnieniem elektronów.

Przykłady: O₂ , Cl₂ , Br₂ i inne cząsteczki między tymi samymi atomami.

b)     Spolaryzowane

W tym przypadku sytuacja jest bardziej skomplikowana , ponieważ jeden z atomów tworzący to wiązanie jest bardziej elektroujemny (niewiele, ale jednak ma większą siłę) i ściąga utworzoną parę do siebie. Mimo więc, utworzenia wspólnej pary pomiędzy atomami, jeden z atomów (o większej elektroujemności) jest bardziej „łakomy” i zabiera słabszemu, drugiemu atomowi parę elektronową bardziej w swoją stronę, jednak ciągle ta para należy do każdego z nich.

Przykłady przedstawione są w tabeli:

WIĄZANIE METALICZNE 

 

Polega na przekształceniu atomów tego samego metalu lub atomów różnych metali w zbiór kationów i swobodnie poruszających się między nimi elektronów. Duże kationy utrzymują się w swoich położeniach, dzięki przyciąganiu elektrostatycznemu małych elektronów, które występują pomiędzy kationami.

 

Dzięki wiązaniom metalicznym, metale posiadają takie właściwości jak: dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne ( w wyniku ruchliwości elektronów swobodnie poruszających się) , połysk metaliczny(kiedy światło widzialne pada na elektrony, wykonują one drgania, promienie odbite mają taką samą częstotliwość jak promienie padające, co widzimy jako połysk) , plastyczność (brak uprzywilejowanych kierunków w krysztale).

Tak jak widzimy temat wiązań chemicznych nie jest taki straszny :)

Jeśli chciałbyś/chciałabyś poruszyć konkretny temat, masz pytania, problem z zadaniami? Pisz : chemia.na.6stke@gmail.com :)

Miłego dnia!

Izotopy i średnia ważona mas atomowych pierwiastka :)

Dzisiejszy temat dotyczy pojęcia i definicji izotopów - co to takiego i czym się charakteryzują "te" izotopy??

Odpowiedzmy sobie na pytania i wszelkie trudności z izotopami ;)

IZOTOPY - są to atomy tego samego pierwiastka różniące się liczbą masową w jądrze ( czyli liczbą A). Przypomnijmy sobie , gdzie szukamy tej liczby?:

Liczba masowa, jak możemy zauważyć powyżej oznacza wszystkie cząstki, jakie znajdują się w jądrze, czyli protony i neutrony.
Skąd znamy liczbę protonów??
Znając liczbę atomową , oczywiście ;) ( liczba Z)

Mając pierwiastek, np. spójrzmy na chlor :

którego liczba atomowa wynosi 17, a liczba masowa (przybliżona masa atomowa) wynosi 35, możemy stwierdzić, że :
protonów w jądrze jest : 17
protonów + neutronów jest : 35
więc neutronów jest: 35-17 = 18

Przejdźmy do naszych izotopów..

Wiemy, że są to atomy TEGO SAMEGO pierwiastka (czyli np wyżej wymienionego chloru), ale różniące się LICZBĄ MASOWĄ.
Czyli liczba atomowa a tym samym liczba protonów jest bez zmian ( jest ona charakterystyczna dla każdego pierwiastka, więc jak mówimy o pierwiastku chloru to ma on TYLKO I WYŁĄCZNIE liczbę atomową równą 17! )

Skoro liczba protonów równa się 17, a wiemy że w przypadku izotopów różne są liczby masowe oznacza to, że izotopy różnią się LICZBĄ NEUTRONÓW w jądrze.

Najprostszy przykład- izotopy wodoru :

Widzimy, że mamy przypadek TEGO SAMEGO pierwiastka (wodoru), liczba atomowa jest bez zmian (wynosi 1) , ale zmieniamy liczbę masową ( w kolejności : 1,2,3), czyli do każdego kolejnego atomu dodajemy po jednym neutronie.

Są to izotopy, które odpowiednio nazywamy:
1. proton
2. deuter
3. tryt.

Jakie wnioski mogą nam się nasunąć???

Mianowicie takie, że : PIERWIASTEK jest zbiorem atomów o takiej samej LICZBIE ATOMOWEJ, ale może istnieć możliwość występowania atomów o różnej LICZBIE MASOWEJ, ze względu na możliwość występowania izotopów tego pierwiastka.

Znajomość izotopów pozwoli odpowiedzieć nam na pytanie dotyczące masy atomowej..

Zauważyliście, że większość pierwiastków ma podaną masę atomową w postaci liczb dziesiętnych, po przecinku, np. masa atomowa dla miedzi wynosi 63,55 ? Skąd to wynika??

Właśnie z faktu występowania izotopów. Pierwiastek miedzi nie zawiera TYLKO atomów , gdzie mamy  29 protonów i 35 neutronów ( w sumie 64 cząstek w jądrze). Zawiera również takie atomy, gdzie tych neutronów może być mniej, wtedy liczba masowa będzie wynosiła np 63. Dlatego pierwiastek może być mieszaniną izotopów, stąd jego masa musi być średnią mas izotopów , które go tworzą.

Jak to liczymy??

Obliczenia dokonujemy stosując wzór:

gdzie
Ar to średnia masa atomowa pierwiastka
A1 to liczba masowa pierwszego izotopu
A2 to liczba masowa drugiego izotopu
An to liczba masowa n-tego izotopu
%1 to procentowy udział pierwszego izotopu
%2 to procentowy udział drugiego izotopu
%n to procentowy udział n-tego izotopu

Jak to liczyć w praktyce?

ZADANIE 1.
Obliczyć masę atomową pierwiastka stanowiącego mieszaninę trzech izotopów o liczbach masowych 28 (92,2%), 29 (4,7%) , 30 (3,1%). Odszukać ten pierwiastek w układzie okresowym.

Podstawiamy do wzoru: 

Znając poszczególne wartości liczb masowych izotopów danego pierwiastka i ich procentowy udział w budowaniu danego pierwiastka jesteśmy w stanie obliczyć średnią masę atomową pierwiastka, która w naszym przypadku wynosi 28,11 u. Szukamy takiego pierwiastka w układzie okresowym.
Jest to krzem o masie równej 28,09 u ( bardzo zbliżonej do naszej masy obliczonej ze wzoru ) :)


Teraz zadanie z innej strony ;)

ZADANIE 2.
Obliczyć zawartość procentową dwóch izotopów boru, jeżeli masa atomowa boru wynosi 10,81 u, jeden z izotopów ma w jądrze 5 neutronów , a drugi 6. 

Krok 1. Szukamy pierwiastka w układzie okresowym o masie 10,81 u. --- Jest to bor.
Krok 2. Odczytujemy liczbę atomową tego pierwiastka. --- wynosi ona 5.
Krok 3. Wiemy, że pierwiastek boru składa się z mieszaniny izotopów o liczbie neutronów 5 i 6 , czyli odpowiednio jeden izotop boru ma liczbę masową równą : 5+5=10 a drugi 5+6 czyli 11. Przypomnienie: liczba masowa to liczba protonów + liczba neutronów. Liczbę protonów znamy z liczby atomowej równej 5. 
Krok 4. Podstawiamy do wzoru :

Wiemy , że pierwiastek składa się z dwóch izotopów, czyli jeden ma udział procentowy x1% a drugi musi mieć 100% - x1% , ponieważ dwa izotopy stanowią całość ( 100%), wystarczy , że obliczymy udział jednego (x1%), żeby móc obliczyć udział drugiego, odejmując od całości x1% (100%-x1%).

Widzimy, że znajomość izotopów rozwiązuje niektóre chemiczne problemy i wątpliwości ;)

Jeśli masz jakieś problemy z zadaniami, pytania, wątpliwości - zapraszam do komentowania i mailowania ;)

Miłego dnia ! :)