Chemia nieorganiczna

Chemia nieorganiczna jest definiowana jako chemia związków niebędących związkami organicznymi. Dokładnie tak. Brzmi trochę jak masło maślane, ale naprawdę łatwiej jest zdefiniować chemię nieorganiczną jako dopełnienie chemii organicznej, niż próbować wyliczać i opisywać wszystkie jej działy. Na chwilę obecną IUPAC (Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej) mówi, że chemia nieorganiczna to chemia wszystkich związków niezawierających wiązania węgiel-wodór.

To oznacza, że w tym dziale będziemy się zajmować między innymi właściwościami pierwiastków, a także związkami takimi jak tlenki, kwasy, wodorotlenki, wodorki czy sole. Chemia fizyczna jest zaliczana często jako dział chemii nieorganicznej, jednak na potrzeby repetytorium wydzieliłam chemię fizyczną jako osobny dział. Z resztą - im więcej chemii się pozna, tym bardziej widać, jak wiele tego typu podziałów jest raczej umownych i służy głównie uporządkowaniu wiedzy, a nie wyznaczaniu jakichkolwiek granic.

Powrót

Jak w tytule - w końcu wracam. Zostawiłam bloga na rok z okładem, ale niestety nie dało się tego uniknąć. Pisanie magisterki i pierwszy rok doktoratu były dla mnie okresem niebywale wytężonej pracy. Miałam ledwie tyle czasu, by chociaż nie pozawalać różnych zobowiązań. Nie wspominam już nawet o jakichś spotkaniach towarzyskich czy chwili czasu dla siebie. Ale na szczęście ten intensywny okres już się skończył i mogę spokojnie wrócić do blogowania, z czego jestem bardzo zadowolona.

Ten czas pokazał mi również, o jak wielu potrzebnych umiejętnościach zapomina się przy kształceniu przyszłych chemików. Mówię tu o pisaniu pracy dyplomowej, publikacji lub robieniu plakatu na konferencję. Albo w ogóle o tym, jak się na konferencji zachowywać i jak nie umrzeć ze strachu podczas swojej prezentacji. Bardzo chciałabym poruszyć też tego typu tematy na blogu, jednak na razie mam trochę innych planów. A oto jak wyglądają:

Podstawowe obliczenia

Mol - jednostka liczności materii. Jeden mol to 6,02 • 10²³ drobin. Na przykład elektronów, atomów czy całych cząsteczek. Innymi słowy - jest to tyle samo drobin, ile atomów węgla ¹²C znajduje się w 12 g tego izotopu.
Liczba Avogadro - jest to liczba określająca ilość drobin w jednym molu. Wynosi ona 6,02 • 10²³.

Nazwa	Liczba
tuzin	12
Liczba Avogadra	6,02 • 1023
kopa	60

Wydajność

Wydajność - jest to stosunek ilości produktu faktycznie otrzymanego w wyniku reakcji, do oczekiwanej ilości produktu wynikającej ze stechiometrii reakcji. Może być ona podawana w jednostkach masy, objętości bądź w molach. Najważniejsze jednak jest to, by zarówno w liczniku jak i w mianowniku zachować tę samą jednostkę.

Wstęp

Repetytorium dla liceum postanowiłam podzielić na pięć części reprezentujących główne działy chemii, które licealiści powinni poznać, by przygotować się do matury. Tak, Repetytorium jest zrobione głównie pod maturę, jednak na pewno można z niego korzystać również w celu przygotowania się do sprawdzianu czy kartkówki. Większość tematów jest teoretyczna, jednak nie da się w pełni zrozumieć chemii (ani zdać matury) bez umiejętności rozwiązywania zadań. Dlatego w parze z Repetytorium idą Zadania - trzeba do nich koniecznie zajrzeć. Oprócz tego są jeszcze Doświadczenia. Na maturze zawsze są zadania z cyklu "zaprojektuj doświadczenie", które sprawiają sporo problemów, głównie przez to, że nie wykonuje się doświadczeń w szkole. Doświadczenia są niestety "na sucho", ale starałam się je jak najlepiej opisać, więc mam nadzieję, że będą pomocne.

Obliczenia oparte na równaniach reakcji

Zadania obliczeniowe oparte na równaniach reakcji mają pewien charakterystyczny schemat rozwiązywania. Po rozwiązaniu kilkunastu zadań zaczyna on być logiczny i naturalny, zaś jeśli stosuje się go konsekwentnie, to nawet zadania wyglądające na pierwszy rzut oka na trudne przestają takie być.

1. Zapisujemy poprawnie równanie reakcji (dobrym pomysłem jest zapisanie go szeroko. To znaczy, żeby zostawiać przerwy pomiędzy reagentami i wykorzystać całą szerokość kartki. Dzięki temu nie będzie problemu z wpisaniem mas, objętości czy stężeń danych reagentów pod równaniem reakcji) . Uzgadniamy współczynniki stechiometryczne. Jeśli związki są w różnym stanie skupienia albo w postaci roztworów, warto to zaznaczyć odpowiednimi indeksami. Zdarzają się przecież błędy, kiedy ktoś bierze objętość roztworu za objętość substancji i wychodzą mu kompletnie bezsensowne wyniki.

Stężenia i rozpuszczalność

Rozpuszczalność - jest to masa substancji rozpuszczona (w określonej temperaturze!) w 100 g rozpuszczalnika w roztworze nasyconym.

Zależność rozpuszczalności danego związku od temperatury często podaje się w formie wykresu bądź tabeli.

W przypadku ciał stałych rozpuszczalność rośnie wraz z temperaturą (choć zdarzają się wyjątki, jak na przykład węglan litu Li₂CO₃), zaś jeśli chodzi o gazy - maleje.

Wyznaczanie wzoru związku

Wzór rzeczywisty - albo inaczej sumaryczny określa nam, ile atomów poszczególnych pierwiastków składa się na jedną cząsteczkę danego związku chemicznego.
Wzór empiryczny - albo inaczej najprostszy określa jedynie stosunek liczb atomów poszczególnych pierwiastków w cząsteczce.

Rozważmy sobie różnicę między wzorem rzeczywistym a empirycznym na przykładzie etanu. Cząsteczka etanu jest zbudowana z dwóch atomów węgla oraz sześciu atomów wodoru. To oznacza, że jej wzór sumaryczny będzie się prezentował następująco: C₂H₆. W tej cząsteczce na jeden atom węgla przypadają trzy atomy wodoru, lub innymi słowy - wodoru jest trzy razy więcej, niż węgla. Stąd widać, że wzór empiryczny cząsteczki etanu to CH₃.

Bardzo łatwo jest wyznaczyć wzór sumaryczny mając dany wzór empiryczny. Potrzebna jest do tego tylko masa molowa związku. Wtedy wystarczy jedynie określić, jaką wielokrotnością wzoru empirycznego jest wzór sumaryczny. Istnieje też bardzo wiele związków, dla których wzór empiryczny i sumaryczny wygląda dokładnie tak samo. Łatwo znaleźć takie indywidua pośród prostych związków nieorganicznych, jak na przykład NH₃ lub H₂O.

Procesy jonowe - stała i stopień dysocjacji

Stała dysocjacji - stała równowagi reakcji dysocjacji, czyli rozpadu związków chemicznych na poszczególne jony pod wpływem rozpuszczalnika, lub innego czynnika np. działania silnego pola elektrycznego.

Zarówno kwas jak i zasadę można zapisać umownie dzieląc ją na elementy, na które dysocjuje:

• HA - wzór ogólny niezdysocjowanej formy kwasu.
• BOH - wzór ogólny niezdysocjowanej formy zasady.
• H⁺ - kation wodorowy.
• A^- - anion reszty kwasowej.
• OH^- - anion wodorotlenowy.
• B⁺ - kation reszty zasady.

pH, iloczyn rozpuszczalności

pH i iloczyn jonowy wody

Skala pH – ilościowa skala kwasowości i zasadowości roztworów wodnych związków chemicznych. Skala ta jest oparta na aktywności jonów wodorowych [H⁺] w roztworach wodnych.

Tradycyjnie pH definiuje się jako:

\[ pH = -log_{10}[H^{+}] \]

czyli ujemny logarytm dziesiętny aktywności jonów hydroniowych wyrażonych w molach na decymetr sześcienny. Współcześnie jednak nie jest to ścisła definicja tej wielkości.

Pojęcie pH wprowadził duński biochemik Søren Sørensen w 1909 r. Oryginalnie pH zostało zdefiniowane jako ujemny logarytm stężenia jonów wodorowych (H⁺). Współczesne badania wykazały jednak, że wolne jony wodorowe (wolny proton) nigdy nie występują w roztworach wodnych, gdyż ulegają natychmiast solwatowaniu według równania:

Kinetyka reakcji

Szybkość reakcji

Równanie kinetyczne opisuje zależność między chwilową szybkością reakcji a stężeniami reagentów. Ma ono postać:

\[ v = k \cdot [A]^{x} \cdot [B]^{y} \]

gdzie [A] oraz [B] to stężenia molowe substratów. Wielkość k jest nazywana stałą szybkości reakcji.

Na podstawie równania kinetycznego można przewidzieć, jak będzie zmieniać się szybkość reakcji po zmianie warunków tej reakcji.

Stała równowagi

Stała równowagi reakcji - jest to współczynnik opisujący stan równowagi odwracalnych reakcji chemicznych. Dla procesu: \[ aA + bB \rightleftarrows cC + dD \] wyrażenie na stałą równowagi ma następującą postać: \[ K = \frac{[C]^{c}[D]^{d}}{[A]^{a}[B]^{b}} \] gdzie wielkości w nawiasach kwadratowych to stężenia molowe reagentów w stanie równowagi, zaś a, b, c i d to współczynniki z równania reakcji.

Zmiany energii w procesach

Entalpia - inaczej zawartość ciepła. W termodynamice jest to jedna z funkcji stanu mająca wymiar energii.
Entalpia parowania - zmiana entalpii jednego mola cząsteczek w wyniku parowania. \[ \Delta H_{parowania} = H_{para} - H_{ciecz} \] Entalpia topnienia - zmiana entalpii jednego mola cząsteczek podczas procesu topnienia. \[ \Delta H_{topnienia} = H_{ciecz} - H_{ciało stałe} \]

Ogniwa

Równanie Nernsta

Ogniwo galwaniczne - układ złożony z dwóch elektrod zanurzonych w elektrolicie (dwa półogniwa). Źródłem różnicy potencjałów elektrod są reakcje chemiczne, zachodzące między elektrodami a elektrolitem. Gdy przez ogniwo nie płynie prąd (ogniwo otwarte), różnica potencjałów jest równa sile elektromotorycznej (SEM). Zamknięcie obwodu elektrycznego umożliwia przepływ ładunków. Potencjał półogniwa zależy od stężenia jonów, które ulegają procesowi elektrodowemu. Najprostsze półogniwo, czyli metal zanurzony w roztworze swoich jonów, ma równanie procesu połówkowego, które można zapisać następująco:

\[ M^{n+} + ne^{-} \rightleftarrows M \;\;[redukcja]\\ M \rightleftarrows M^{n+} + ne^{-} \;\;[utlenienie] \]

Równanie Nernsta:

\[ E = E^{0} + \frac{RT}{nF} ln[M^{n+}] \]

Elektroliza

Elektroliza - jest to zbiór zmian fizykochemicznych, zachodzących w ciele pod wpływem przyłożonego napięcia elektrycznego. Elektrolizie towarzyszyć może (choć nie musi) szereg dodatkowych zjawisk, takich jak dysocjacja elektrolityczna, transport jonów do elektrod, wtórne przemiany jonów na elektrodach i inne.

I prawo Faradaya - masa substancji wydzielonej podczas elektrolizy jest proporcjonalna do ładunku, który przepłynął przez elektrolit.

\[ m = Q ⋅ k = I ⋅ t ⋅ k \]

gdzie m jest masą substancji wydzielonej na elektrodzie, Q to ładunek, który przepłynął przez elektrolit, I jest to natężenie prądu, t - czas w którym płynął prąd, zaś k to równoważnik elektrolityczny.

Równoważnik elektrolityczny - masa substancji wydzielonej przy przepływie przez elektrolit ładunku elektrycznego 1 C.

II prawo Faradaya - ładunek Q potrzebny do wydzielenia lub wchłonięcia masy m jest dany zależnością:

\[ Q = \frac{Fmz}{M} \]

Mieszaniny

Mieszanina to układ związków lub pierwiastków zmieszanych ze sobą w jakimś stosunku. Należy pamiętać, że poszczególne składniki mieszaniny zachowują swoje właściwości - przeciwnie, niż dzieje się to w przypadku związku chemicznego. Jeżeli znamy skład mieszaniny, to trzeba rozważyć reakcje każdego z jej składników osobno.

Przykład 1

Oblicz, jaka objętość wodoru wydzieli się w reakcji magnezu z mieszaniną 4 moli kwasu solnego i 3 moli kwasu siarkowego (VI).

1. Zaczynamy od zapisania równania reakcji. \[ Mg + H_{2}SO_{4} \rightarrow MgSO_{4} + H_{2}\\ Mg + 2 HCl \rightarrow MgCl_{2} + H_{2} \]

Zasady nazewnictwa związków nieorganicznych. Zapis równania reakcji

Ogólne zasady nazewnictwa związków

W związkach dwupierwiastkowych zapisujemy najpierw pierwiastek o mniejszej elektroujemności, następnie zaś ten o większej (SO₂, OF₂). Metale zazwyczaj mają niższą elektroujemność, niż niemetale, dlatego w związkach metalu z niemetalem na pierwszym miejscu zawsze stoi metal (np. NaCl, MgO).

Najczęściej nazwa związku jest dwuwyrazowa i odmiennie, niż to w przypadku wzoru sumarycznego - najpierw podajemy pierwiastek bardziej elektroujemny, a potem mniej (NaCl - chlorek sodu; SO₂ - tlenek siarki(IV)). Istnieje kilka sposobów tworzenia nazwy związku:

• Poprzez podanie wartościowości pierwiastków i grup występujących w danym związku: CrO₃ - tlenek chromu(III).
• Dodając przedrostki liczebnikowe: Fe₂O₃ - tritlenek diżelaza.
• Po prostu podając nazwę zwyczajową: HCl - kwas solny.

Istnieje jeden wyjątek od zapisu wzoru związku według wzrastającej elektroujemności. Jest to amoniak NH₃.

Litowce

źródło: http://www.chemia.dami.pl

Pierwiastki pierwszej grupy głównej nazywane są litowcami. Mają niską gęstość jak na metale (a więc są lekkie), są też bardzo miękkie. Wszystkie mają jasny, srebrzysty połysk.

Litowce mają najniższą w okresie elektroujemność, najłatwiej je zjonizować, mają też najwyższy promień. Niewielka energia jonizacji sprawia, że pierwiastki tej grupy są bardzo reaktywne i wymagają specjalnego przechowywania (np. w nafcie). Aktywność litowców rośnie w dół grupy. Ostatni z litowców, frans, jest pierwiastkiem promieniotwórczym o czasie półtrwania (w zależności od izotopu) od milisekund do kilku minut.

Reakcje litowców z wodą - film

Aktywność litowców sprawia też, że lotne związki tych pierwiastków łatwo barwią płomień palnika na określony kolor. Wszystkie tlenki litowców mają charakter zasadowy.

Berylowce

Berylowce należą do drugiej grupy układu okresowego (według starej symboliki IIA). Ich promienie atomowe są mniejsze, niż u litowców i choć trudniej jest je zjonizować, to nadal ich sole barwią płomień palnika. Wszystkie wodorotlenki berylowców mają charakter zasadowy, jedynym wyjątkiem od tej reguły jest wodorotlenek berylu, który ma charakter amfoteryczny. Energia jonizacji berylowców maleje w dół grupy.

źródło: http://www.chemia.dami.pl

źródło: http://www.chemia.dami.pl

Borowce

Borowce są metalami, zaś ich zasadowość wzrasta w dół grupy. Jedynie bor znacznie wyróżnia się właściwościami w tej grupie - jest niemetalem, o właściwościach zbliżonych do krzemu. Tworzy kwasy tlenowe, sole oraz związki z wodorem. Wodorotlenek glinu, indu i galu ma charakter amfoteryczny. Wodorotlenki te łatwo się rozkładają pod wpływem temperatury, dając tlenek oraz wodę.

Występowanie

Glin jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych w skorupie ziemskiej pierwiastków - zajmuje trzecie miejsce zaraz po tlenie i krzemie. Pozostałe pierwiastki tej grupy występuj w przyrodzie w niewielkich ilościach.

Glin jest znany z tworzenia szerokiej gamy glinokrzemianów, jak albit Na[AlSi₃O₈] czy ortoklaz K[AlSi₃O₈]. Występuje również w skałach granitowych i bazaltowych. Tlenek glinu, inaczej korund, jest jednym z najtwardszych minerałów na ziemi (9 w skali Mohsa). Korund zanieczyszczony metalami ciężkimi tworzy cenne kamienie jubilerskie - szafir i rubin.

Boksyt jest najważniejszą rudą aluminium, zawierającą uwodniony tlenek glinu. Ilość cząsteczek wody wchodzących w skład boksytu jest różna, dlatego zapisuje się jego skład jako Al₂O₃ ⋅ xH₂O.

Ałuny to sole podwójne - zawierają ten sam anion (siarczanowy), ale różne kationy, jednej jedno- a drugi trójwartościowy. Najbardziej znanym ałunem jest ałun glinowo-potasowy: K₂SO₄ ⋅ Al₂(SO₄)₃ ⋅ 24 H₂O.

Węglowce

W grupie węglowców znajdziemy zarówno niemetale, metale jak i półmetale. Węgiel jest typowym niemetalem, german, cyna i ołów to metale, zaś krzem posiada właściwości obu tych grup będąc półmetalem. Charakter metaliczny pierwiastków zwiększa się w dół grupy. Wszystkie pierwiastki z tej grupy można bezpiecznie przechowywać na powietrzu.

Węgiel i krzem tworzą liczne rodzaje połączeń łańcuchowych z wodorem. Chemia organiczna to dziedzina chemii zajmująca się właśnie badaniem budowy, właściwości oraz reakcji związków chemicznych zawierających węgiel i już samo to daje obraz bogactwa i wagi tych związków w przyrodzie. Zarówno węgiel jak i cyna tworzą odmiany alotropowe, zaś pozostałe pierwiastki posiadają tylko jedną postać krystaliczną.

Węglowce występują na dwóch stopniach utlenienia: +II (najtrwalszy dla cyny i ołowiu) oraz +IV (najtrwalszy dla węgla i krzemu).

Występowanie

Krzem jest jednym z najczęściej występujących w przyrodzie pierwiastków, dobrze rozpowszechniony jest również węgiel i ołów. German i cyna występują w niewielkich ilościach. Węgiel można znaleźć w postaci czystej (węgiel kamienny i brunatny), oraz w węglanach. Pozostałe węglowce można spotkać w postaci tlenków bądź siarczków.

Azotowce

Nie będzie zaskoczenie, jeśli powiem, że zmiany w chemicznych właściwościach azotowców zachodzą płynnie w dół grupy. Azot i fosfor to typowe niemetale, tworzące kwasy, arsen i antymon tworzą związki amfoteryczne, zaś bizmut to metal o charakterze zasadowym. W dół grupy maleje elektroujemność i energia jonizacji, wzrasta zaś promień atomowy i zdolność do przewodzenia prądu. Zmieniają się również właściwości fizyczne. Azot jest gazem, zaś pozostałe pierwiastki tworzą ciała stałe, przy czym fosfor tworzy kilka ważnych odmian alotropowych, które zostaną osobno omówione.

Występowanie

Azot występuje w atmosferze w postaci cząsteczkowej. Można go też spotkać w formie soli - azotanów, np. azotan(V) sodu. Arsen, antymon i bizmut występują rzadko w skorupie ziemskiej, najczęściej jako siarczki. Fosfor można znaleźć w formie apatytów, czyli fosforanów wapnia.

Tlenowce

źródło: fuw.uw.edu.pl

Charakter pierwiastków 16 grupy układu okresowego zmienia się w dół grupy. Od tlenu i siarki, które są niemetalami, aż do polonu - metalu. Wszystkie pierwiastki poza tlenem są ciałami stałymi - tlen jest gazem, a duża różnica między jego promieniem atomowym, a promieniami pozostałych tlenowców sprawia, że mocno odbiega właściwościami od pozostałych pierwiastków. Tlenowce odznaczają się większą aktywnością, niż azotowce, przy czym aktywność chemiczna maleje od tlenu do polonu. S, Se, Te i Po bezpośrednio łączą się z tlenem

Pierwiastki grup pobocznych (mangan, chrom)

Występowanie i otrzymywanie

Chrom najczęściej występuje w postaci chromitu, czyli tlenku chromu i żelaza: FeCr₂O₄ Aby otrzymać pierwiastkowy chrom, należy przetworzyć chromit w tlenek chromu, a następnie zredukować za pomocą glinu w metodzie aluminotermicznej:
\[ Cr_{2}O_{3} + 2 Al \rightarrow Al_{2}O_{3} + 2 Cr \] Mangan występuje w postaci dwóch rud: hausmanitu Mn₃O₄ oraz braunsztynu MnO₂. Podobnie jak chrom, czysty mangan można otrzymać metodą aluminotermiczną:
\[ 3 Mn_{3}O_{4} + 8 Al \rightarrow 4 Al_{2}O_{3} + 9 Mn \] Stopy chromu i manganu z żelazem zwane odpowiednio ferrochromem i żelazomanganem są stosowane jako dodatki do stali.

Pierwiastki grup pobocznych (żelazo, cynk, rtęć)

Występowanie

Cynobrowe naczynie
źródło:http://www.divinehandicrafts.com/

Żelazo najłatwiej jest spotkać w postaci rudy. Składają się na nią różne tlenki, a także siarczki, jak na przykład: Fe₃O₄ magnetyt, Fe₂O₃ hematyt, Fe₂O₃ ⋅ nH₂O limonit, FeS₂ piryt. Można również spotkać żelazo w postaci pierwiastkowej, jednak zazwyczaj są to fragmenty pochodzące z meteorytów. Poza tym żelazo jest głównym składnikiem jądra Ziemi.

Cynk i rtęć występują pod postacią siarczków. ZnS występuje w dwóch odmianach krystalicznych - blendy cynkowej oraz wurcytu. Siarczek rtęci łatwo się rozkłada pod wpływem temperatury, przez co jest niezwykle toksyczny. Ma charakterystyczną, czerwoną barwę i od niej nosi nazwę cynober. W dawnych czasach cynober był stosowany jako czerwony pigment przez malarzy.

Pierwiastki grup pobocznych (miedź, srebro, złoto)

Występowanie

Mozaika wykonana z miedzi, złota i srebra
źródło: http://www.modernhouseart.com/

Srebro oraz miedź najłatwiej spotkać w postaci siarczków - chalkozynu Cu₂S oraz argentytu Ag₂S. Srebro czasem występuje w postaci pierwiastkowej. Złoto można spotkać jedynie jako metal, tworzący żyły w litej skale.

Otrzymywanie pierwiastków

Otrzymywanie metali

Żelazo

Żelazo jest wytapiane w hutach z kilku rodzajów minerałów. Należą do nich magnetyt (Fe₃O₄), hematyt (Fe₂O₃) i jego uwodniona postać, czyli limonit (Fe₂O₃·xH₂O), a także węglan żelaza, czyli syderyt (FeCO₃). Proces przetwarzania rudy żelaza ma kilka etapów, pierwszy z nich to otrzymanie surówki.

Od góry ładuje się do pieca na przemian koks i rudę żelaza wraz z substancjami, które obniżą temperaturę topnienia całej mieszaniny, czyli topnikami. Od dołu wdmuchiwane jest powietrze, które usprawnia proces spalania węgla. W dolnych partiach pieca węgiel spala się do tlenku węgla CO, który w wyższej partii redukuje tlenki żelaza do żelaza, a sam utlenia się co CO₂. Potem dwutlenek węgla napotyka kolejną warstwę koksu w której ulega redukcji do CO i cały proces się powtarza.

W górnej części pieca jest niższa temperatura, zaś w górnej wyższa.

Procesy w górnej części pieca:

żródło: http://www.technikag2.republika.pl/

Fluorowce

źródło: wikipedia.org

Fluorowce są bardzo aktywnymi pierwiastkami, zaś ich aktywność maleje w dół grupy. Reagują w pokojowych warunkach niemalże ze wszystkimi pierwiastkami. Mają właściwości utleniające, przy czym ich zdolność do utleniania maleje w dół grupy. Tak samo jak elektroujemność. Rośnie natomiast promień atomowy.

Występowanie

Ze względu na swoją wysoką reaktywność fluorowce nie występują w przyrodzie w stanie wolnym. Najmniej jest jod i bromu, chlor zaś występuje najczęściej pod postacią chlorku sodu. Najważniejszym związkiem fluoru jest fluoryt, czyli fluorek wapnia. Astat jest pierwiastkiem promieniotwórczym i otrzymuje się go głównie podczas bombardowania bizmutu za pomocą cząstek alfa. Najczęściej uzyskuje się fluorowce w postaci pierwiastkowej poprzez prowadzenie elektrolizy roztworów ich soli.

Gazy szlachetne

Ponieważ gazy szlachetne mają zapełnioną powłokę walencyjną, są bardzo mało reaktywne. O ich chemii można niewiele powiedzieć, dlatego ta część repetytorium będzie bardzo krótka.

Mając zapełnioną powłokę walencyjną helowce nie czują potrzeby tworzenia wiązań z czymkolwiek, nawet między sobą. W warunkach normalnych wszystkie gazy szlachetne są gazami (oczywiste, prawda?) i występują w postaci pojedynczych atomów. Mają bardzo niskie temperatury skraplania i krzepnięcia. Gazy szlachetne występują w bardzo niewielkiej ilości w atmosferze (głównie jest to argon), sam hel łatwo spotkać we wnętrzach gwiazd oraz tam, gdzie mamy złoża gazu ziemnego. Przepuszczenie prądu przez rurkę zawierającą gaz szlachetny powoduje jego świecenie w charakterystycznej barwie. Z tego powodu gazy szlachetne są szeroko stosowane do wypełniania żarówek i neonów.

Zastosowanie pierwiastków

Pierwiastek	Zastosowanie
Wodór	Ważny substrat w syntezach organicznych i nieorganicznych.
Hel	Jako ciecz jest wykorzystywany jako chłodziwo w technikach wymagających niskich temperatur (nadprzewodniki), jako gaz służy do wypełniania balonów.
Lit	Służy jako dodatek w lekkich stopach metali, stosowany w ogniwach litowych i akumulatorach.
Węgiel	Ziemny i brunatny jest wykorzystywany jako surowiec opałowy, diament to ceniony kamień jubilerski, zaś grafit jest materiałem do wyrobu elektrod, ołówków i prętów hamujących w elektrowniach jądrowych. Węgiel 14C jest stosowany do datowania wieku przedmiotów pochodzenia organicznego.

Wodorki

Jak sama nazwa wskazuje, wodorki są związkami jakiegoś pierwiastka z wodorem. Ich charakter chemiczny zmienia się od zasadowego do kwasowego w zależności od tego, z czym wodór został połączony. Wodorki zasadowe tworzą z wodą zasady, a kwasowe - kwasy. Istnieją również wodorki obojętne, które nie reagują z wodą.

Tlenki

Jak sama nazwa wskazuje, tlenki to związki danego pierwiastka z tlenem. We wzorze tlenku tlen jest pisany na końcu, ze względu na swoją dużą elektroujemność. Jedynym wyjątkiem jest OF₂, w którym to fluor jest bardziej elektroujemny i związek ten zamiast zwać się tlenkiem fluoru, jest po prostu fluorkiem tlenu. Pierwiastek łączący się z tlenem może występować na jednym stopniu utlenienia, a mogą to być również rożne stopnie, jak np. Fe₃O₄. Tlenki mogą mieć różny charakter - zarówno kwasowy bądź zasadowy, jak i amfoteryczny czy obojętny. Teraz obrazkowe przypomnienie, jak zmienia się charakter tlenku wraz ze zmianą głównego pierwiastka i jego stopnia utlenienia:

Kwasy

Są dwa sposoby określenia, czym są kwasy. W teorii Bronsteda kwasy to takie cząsteczki bądź jony, które są w stanie oddać jon wodorowy, czyli H⁺. W teorii Arrheniusa kwas to obojętna cząsteczka, która może dysocjować w wodzie na jon wodorowy oraz jon reszty kwasowej.

Abstrahując od tych teorii, kwasy można podzielić również na jednoprotonowe (HCl, HNO₃) oraz wieloprotonowe (H₃PO₄, H₂SO₄). Drugi podział to podział na kwasy beztlenowe (HCl, HI) i kwasy tlenowe (H₂SiO₃, H₂SO₃).

Wodorotlenki

Wodorotlenkami nazywamy takie związki, które zawierają atom metalu oraz jedną lub więcej grup wodorotlenkowych. Wzór ogólny wodorotlenku to M(OH)_x, gdzie M to oczywiście symbol metalu, bądź półmetalu. Nie wszystkie wodorotlenki mają charakter zasadowy - niektóre są amfoteryczne. Różnica między wodorotlenkiem a zasadą jest taka, że zasada jest wodorotlenkiem rozpuszczalnym w wodzie i ma charakter zasadowy.

W teorii Arrheniusa zasady to związki zdolne do oddysocjowania jonu wodorotlenkowego OH^-. W teorii Bronsteda zasada to cząsteczka lub jon, która jest zdolna do przyjęcia jonu wodorowego H⁺.

Właściwości pierwiastków a położenie w układzie okresowym

Analizując położenie pierwiastka w układzie okresowym można w przybliżeniu określić jego właściwości. Wiemy na przykład, że promień atomu wzrasta w dół grupy, ponieważ w dół grupy dochodzą nowe powłoki elektronowe. Jednak w okresie promień maleje. Dzieje się tak dlatego, że przy rosnącym ładunku jądra rozbudowywana jest wciąż ta sama powłoka, która jest coraz mocniej "ściskana" przez coraz większe jądro. Wyjątkiem są gazy szlachetne, których promienie są nieco większe od fluorowców, jednak bierze się to z osiągnięcia przez nie oktetu na powłoce walencyjnej.

Wiedząc, że atomy dążą do konfiguracji najbliższego gazu szlachetnego wiemy, że najniższe energie jonizacji będą miały metale I i II grupy układu okresowego, zaś najwyższe - gazy szlachetne i fluorowce. Zmiany I energii jonizacji prezentuje poniższy wykres - widać na nim charakterystyczne duże "zęby" z gazami szlachetnymi na szczycie i metalami I grupy w dolinach. Wykres nie jest jednak zupełnie prosty - są jeszcze takie małe "ząbki". Występują one wszędzie tam, gdzie pierwiastek kończy daną podpowłokę lub osiąga połowiczne zapełnienie podpowłoki. Taki pierwiastek ma nieco wyższą energię jonizacji, niż można by przewidywać.

Sole

Sole są związkami składającymi się z kationów oraz anionów reszty kwasowej w odpowiedniej proporcji. Mogą to być aniony zarówno kwasów nieorganicznych, jak i organicznych, jednak w tej części skupię się raczej na nieorganicznych.

Sole najłatwiej podzielić na sole nasycone, nienasycone (wodorosole, hydroksosole) oraz sole kompleksowe i hydraty.

Otrzymywanie związków nieorganicznych

Otrzymywanie amoniaku

Amoniak jest otrzymywany metodą Bosha-Habera z wodoru i azotu. Mieszaninę tych gazów ogrzewa się do 800^oC i spręża do ciśnienia 35 MPa, a następnie przepuszcza nad katalizatorem. Skrapla się wtedy powstały amoniak, zaś nieprzereagowany gaz zostaje zawrócony do ponownej reakcji.

\[ 3 H_{2} + N_{2} \rightarrow 2 NH_{3} \]

Zastosowanie związków nieorganicznych

Związek	Zastosowanie
LiAlCl4 i inne sole	ogniwa i akumulatory litowe
CaCo3	materiał budowlany oraz surowiec służący do wyrobu wapna palonego oraz cementu
Na2CO3, NaHCO3	środki spulchniające oraz substancje zmiękczające wodę
CO2	w postaci stałej jest używany jako substancja chłodząca (suchy lód), składnik napojów gazowanych
NaNo3, KNO3	nawozy

Nazewnictwo węglowodorów

Liczba atomów węgla	Nazwa węglowodoru	Liczba atomów węgla	Nazwa węglowodoru
1	metan	11	undekan
2	etan	12	dodekan
3	propan	13	tridekan
4	butan	14	tetradekan
5	pentan	15	pentadekan
6	heksan	16	heksadekan
7	heptan	17	heptadekan
8	oktan	18	oktadekan
9	nonan	19	nonadekan
10	dekan	20	ejkozan

Izomery

Izomery to takie związki, które mają ten sam wzór sumaryczny, ale inny wzór strukturalny. Wśród związków organicznych istnieje wiele typów izomerów. Związki będące izomerami mogą być do siebie w ogóle niepodobne i mieć kompletnie inne właściwości, albo różnić się tylko wyglądem jednej grupy funkcyjnej.

Izomeria
Łańcuchowa	Położenia podstawnika lub wiązania	Grupy funkcyjnej	Stereoizomeria Enancjomeria i diastereoizomeria, Cis - trans

Kolejna trójwarstwowa ciecz

Tym razem inna trójwarstwowa ciecz, zawierająca olej, która dobrze prezentuje się w szklanej rurce. Olej przepływa przez warstwy i całość bardzo dobrze się prezentuje.

Sprzęt	Odczynniki
Długa szklana rurka z korkiem, ewentualnie rurka akwarystyczna, statyw i łapy do zamocowania wszystkiego, okulary i rękawiczki	Roztwór siarczanu(VI) miedzi(II) o stężeniu około 0,5 M, olej rycynowy i olej parafinowy, kryształki jodu.

Czynności

Rurkę należy napełnić w 1/3 roztworem siarczanu miedzi, w 1/3 olejem rycynowym i w 1/3 olejem parafinowym zabarwionym kryształkami jodu. Rurkę trzeba zamknąć, a potem można ją do woli odwracać i obserwować, jak roztwory przepływają przez siebie i formują trzy warstwy. Ze względu na obecność olejów, doświadczenie nie jest trwałe i powinno się usuwać pozostałości najdalej kilka dni po jego przeprowadzeniu.

Wyjaśnienie

Kryształki jodu chętnie rozpuszczają się w oleju parafinowym i tworzą górną, fioletową warstwę. Następnie mamy olej rycynowy o naturalnej, lekko żółtej barwie. Na samym dole mamy charakterystycznie niebieski roztwór siarczanu miedzi.

Sprzątanie

Dwie górne, organiczne warstwy powinny zostać przeniesione do pojemnika na halogenowe rozpuszczalniki organiczne, zaś dolny roztwór siarczanu miedzi - do pojemnika na odpady metali ciężkich.

Trójwarstwowa ciecz

Tym razem coś dla upiększenia pracowni chemicznej. Co może być ładniejszego, niż kolorowe warstwy cieczy umieszczone w jakiejś zgrabnej kolbie? Taki sposób wykorzystywali dawniej aptekarze, by uatrakcyjnić swoje wystawy, więc czemu chemicy mieliby być gorsi?

Sprzęt	Odczynniki
ładna kolba lub cylinder, erlenmajerka 500 ml, korek, okulary i rękawiczki	węglan potasu, metanol, siarczan miedzi, meta- i para-ksylen, woda, parafina, barwnik Sudan III

Czynności

Do erlenmajerki wlewamy po równo metanolu i wody, a następnie dodajemy stały węglan potasu aż do nasycenia roztworu, czyli wytrącenia się osadu. Po wymieszaniu uzyskujemy dwie warstwy. Do całości dodajemy kilka kryształków siarczanu miedzi i bardzo mocno wstrząsamy. Kolbę zamkniętą korkiem należy teraz odstawić na kilka godzin. W końcu zlewamy górną warstwę (można pomóc sobie pipetą), a dolny roztwór starannie przesączamy i umieszczamy w ładnej kolbie lub cylindrze. Dodajemy następnie kilka mililitrów mieszaniny ksylenu z barwnikiem Sudan III. Kolbę zamykamy szczelnie i zabezpieczamy parafiną. Może stać przez długie lata, a jeśli chcemy pokazać rozdzielanie się roztworów, kolbę można wstrząsnąć i odstawić.

Wyjaśnienie

Tworzy się trójbarwna ciecz - na dole niebieska, potem bezbarwna, a na górze czerwona. Układ ten jest możliwy dzięki różnicy w gęstościach poszczególnych roztworów, oraz ich ograniczonej mieszalności.

Sprzątanie

Wyniku doświadczenia na dobrą sprawę nie trzeba sprzątać, ponieważ pozostaje stabilny przez naprawdę długi czas, ale jeśli będzie to konieczność to należy najpierw górną, organiczną warstwę zlać do niehalogenowych rozpuszczalników organicznych. Resztę można wylać do zlewu.

Chemiczne tornado

Tym razem doświadczenie idealnie na pokaz, które spokojnie może trochę dłużej potrwać i "działać w tle" na wypadek, gdyby gdzieś w trakcie pokazu coś poszło nie tak i trzeba było zyskać nieco na czasie.

Sprzęt	Odczynniki
największe cylindry, jakie tylko można znaleźć, okulary i rękawice	suchy lód, sporo NaOH, roztwory wskaźników pH

Ostrożnie! Suchy lód jest bardzo zimny i branie go do ręki może skutkować odmrożeniami, dlatego potrzebne są grube rękawice.

Czynności

Cylindry należy napełnić wodą do 4/5 objętości, a następnie dodać wodorotlenek sodu i zamieszać do rozpuszczenia. Do cylindrów należy następnie dodać roztwory wskaźników pH na tyle, by barwa była zadowalająco intensywna. Kiedy przyjdzie czas pokazu, kawałek suchego lodu trzeba wrzucić do cylindra i... obserwować efekty.

Wyjaśnienie

Oprócz unoszących się bąbelków i pary, roztwór będzie zmieniał kolor. Spowodowane jest to stopniowym rozpuszczaniem się CO₂ w wodzie i jego reakcją z NaOH, w wyniku której dochodzi do obniżania się pH roztworu. Prowadzi to do zmiany barwy roztworów. Zmiana ta zaczyna się od dołu cylindra i przy sprzyjającym szczęściu można zobaczyć kilka barw w jednym cylindrze. Przebieg doświadczenia można łatwo cofnąć, jeśli pH obniży się zbyt mocno - wystarczy dodać nową porcję NaOH, które szybko rozpuści się w kwaśnym roztworze i znów zmieni barwę roztworów. \[ CO_{2} + 2 H_{2}O \rightarrow HCO_{3}^{-} + H_{3}O^{+} \]

Sprzątanie

Roztwory należy zobojętnić, a następnie można wylać do zlewu.

Błękitna żyrafa

Skoro był atrament sympatyczny, to teraz też będą pojawiające się obrazki. Tym razem niewidzialna, niebieska żyrafa. Do dzieła.

Sprzęt	Odczynniki
Kartonowe pudełko, pędzel oraz pióro ze stalówką (albo żelazny pręcik), dwa arkusze bibuły, krystalizator, okulary i rękawiczki	roztwór amoniaku, woda destylowana, CuSO4 ⋅ 5 H2O

Czynności

Siarczan miedzi (10 g) rozpuszczamy dokładnie w 100 ml wody. Powstaje bladoniebieski "atrament", za pomocą którego rysujemy dwie żyrafy (albo inne zwierzaki) na arkuszach bibuły. Następnie napełniamy krystalizator amoniakiem. "Napełniamy" to może zbyt mocne określenie - nalewamy na wysokość kilku milimetrów. Chodzi nam tutaj o pary amoniaku. Nakrywamy pudełko przykrywką z tak wyciętą szczeliną, by zmieściła się tam kartka z żyrafą. Czekamy około 5 minut, by całe pudełko wypełniło się parami amoniaku, a następnie wsuwamy jeden i drugi rysunek przez szczelinę. Pary amoniaku powodują pojawienie się rysunków. Żyrafa namalowana pędzlem powinna być cała niebieska, zaś ta namalowana piórem lub żelaznym pręcikiem - nieco czerwona.

Wyjaśnienie

Amoniak tworzy związek kompleksowy z jonami Cu²⁺, dając ciemnoniebieskie zabarwienie. Jeśli roztwór siarczanu miedzi został naniesiony żelaznym przedmiotem, to na papierze osadzi się metaliczna miedź powstała z utlenienia żelaza do jonów Fe²⁺.

Sprzątanie

Roztwory należy zobojętnić rozcieńczonym kwasem, a następnie mlekiem wapiennym do lekko zasadowego odczynu. Odstawiamy je na parę dni. Mieszaninę należy potem zdekantować. Roztwór można wylać do zlewu, zaś osad Cu(OH)₂ wyrzucamy do pojemnika na mniej toksyczne substancje nieorganiczne.

Atrament sympatyczny

Atrament sympatyczny tym razem będzie bardziej "chemiczny", niż tylko sok z cytryny bądź cebuli. Doświadczenie dobrze się nadaje zarówno jako pokaz dla większej publiczności, jak i bardziej indywidualne doświadczenie do zrobienia w małej grupie.

Sprzęt	Odczynniki
Rozpylacz, dwie spore zlewki, erlenmajerka z korkiem, bibuła absorpcyjna, pędzel, okulary i rękawiczki	tiocyjanian amonu, chlorek żelaza(III), heksacyjanożelazian(II) potasu, kwas galusowy (kwas 3,4,5-trihydroksybenzoesowy), woda destylowana.

Czynności

Odważamy 10 g chlorku żelaza(III) i rozpuszczamy w 200 ml wody w erlenmajerce. Następnie za pomocą tego roztworu i pędzla malujemy obrazek na bibule filtracyjnej. Może to być zarówno jakiś tekst, postać, zwierzę, kolba czy cokolwiek. Jeśli ma to być coś dużego na pokaz dla większej publiczności, dobrze jest zostawić kartkę do wyschnięcia na noc, wtedy ślady pędzla będą mniej widoczne. Rysunek można przymocować do tablicy albo położyć na stole, a następnie należy spryskać go jednym z dwóch roztworów:

• 2 g tiocyjanianu amonu w 200 ml wody da kolor czerwony
• 5 g heksacyjanożelazianu potasu w 200 ml wody da kolor ciemnoniebieski
• kwas galusowy da czarny kolor

Manipulując stężeniami soli można uzyskać mieszaniny barw.

Kolejność dodawania odczynników można rzecz jasna zmienić. Równie dobrze można narysować rysunek za pomocą roztworu tiocyjanianu amonu, heksacyjanożelazianu potasu i kwasu galusowego, a spryskać roztworem chlorku żelaza(III). Wszystko zależy od tego, jaki efekt chcemy uzyskać.

Wyjaśnienie

W wodzie jony Fe³⁺ i SCN^- tworzą kompleksy o charakterystycznej, czerwonej barwie. Dzięki obecności jonów Fe³⁺ heksacyjanożelazian potasu tworzy kompleks o ciemnoniebieskiej barwie - błękit pruski Fe₄[Fe(CN)₆]. Kolor zawdzięczamy przenoszeniu elektronu z Fe^II do Fe^III. Jony żelaza tworzą czarne kompleksy z kwasem galusowym.

Sprzątanie

Roztwory należy dobrze rozcieńczyć, a potem można wylać je do zlewu.

Błękit metylenowy i glukoza

Dzisiaj doświadczenie może mniej pokazowe, ale za to bardzo przyjemne i można je dać do ręki "niechemikom". Wystarczy potrząsnąć kolbą, a roztwór zabarwi się na niebiesko, by po chwili ulec odbarwieniu. Reakcja przydaje się też do samodzielnej pracy uczniów (np. na kółku) związanej z szybkością reakcji i wpływem różnych czynników na nią.

Sprzęt	Odczynniki
Litrowa kolba okrągłodenna z korkiem, okulary i rękawice. W wersji bardziej edukacyjnej przyda się też stoper, termometr i płyta grzejna.	glukoza, woda destylowana, NaOH, 0,2% roztwór wodny błękitu metylenowego

Czynności

Do kolby nalewamy ok. 750 ml wody destylowanej, następnie zaś dodajemy 40 g glukoz i 10 g NaOH. Na koniec dodajemy 10 ml roztworu błękitu metylenowego. Po potrząśnięciu bezbarwny roztwór zmieni kolor na niebieski, a po pewnym czasie znowu się odbarwi. Czas, po jakim roztwór się odbarwi zależy od tego, jak długo i intensywnie wstrząsaliśmy kolbą. Im dłużej roztwór był wstrząsany, tym później nastąpi odbarwienie. Jeśli roztwór zostanie ogrzany, odbarwienie będzie następowało coraz szybciej. Powyżej 50^oC reakcja zaczyna przebiegać trochę bardziej skomplikowany sposób i szybkości reakcji nie da się już oddać prostą korelacją.

Wyjaśnienie

Glukoza redukuje błękit metylenowy do błękitu leukometylenowego, sama zaś ulega redukcji do kwasu glukonowego. W roztworze zasadowym kwas ten przechodzi w glukonian sodu. Wstrząsanie kolby powoduje wymieszanie się roztworu z tlenem z powietrza, który utlenia leukobarwnik z powrotem do błękitu metylenowego.

Jak wiemy dzięki kinetyce chemicznej, po podgrzaniu układu o 10^oC szybkość reakcji powinna wzrosnąć od 2 do 4 razy. Zachęcam do sprawdzenia tego przy okazji tego doświadczenia.

Sprzątanie

Mieszaninę reakcyjną należy zobojętnić, a potem można wylać do zlewu - nie zawiera niczego niebezpiecznego ani toksycznego.

Chemiczna żarówka

Tym razem proste doświadczenie, dzięki któremu rozświetlimy pracownię naprawdę jasnym światłem. Będzie ono na tyle intensywne, że zdecydowanie nie trzeba zaciemniać pomieszczenia, a raczej przynieść okulary przeciwsłoneczne. To do dzieła :)

Sprzęt	Odczynniki
duża i mocna kolba (500 lub 1000 ml), zagięta na końcu łyżka do spalań, palnik, okulary przeciwsłoneczne	wiórki magnezowe, wrzątek (może być woda kranowa z czajnika)

Ostrożnie! Otrzymane światło jest naprawdę intensywne i może oślepić, więc przed wykonaniem doświadczenia dobrze jest poprosić widownię, by przymknęła nieco oczy. Operator koniecznie powinien nosić okulary przeciwsłoneczne. Łyżka powinna być tak zagięta, by podczas wkładania jej do kolby dłoń przeprowadzającego doświadczenie nie znajdowała się nad wylotem. Dobrze jest przećwiczyć sobie to doświadczenie.

Czynności

Kolbę napełniamy wrzątkiem do 1/3 lub 1/2 objętości. Następnie sypiemy magnez na łyżkę do spalań i podpalamy w palniku. Łyżkę z płonącym magnezem jednym płynnym ruchem umieszczamy w kolbie tuż nad powierzchnią wody. Kolba wypełnia się ogniem i światłem.

Wyjaśnienie

Płonący magnez spala się w wypełniającej kolbę parze wodnej, tworząc tlenek magnezu i wodór. \[ Mg + H_{2}O \rightarrow MgO + H_{2} \]

Sprzątanie

Biały tlenek magnezu z łyżki należy umieścić w pojemniku na mniej toksyczne odpady nieorganiczne. Wodę można wylać do zlewu.

Ogień bez zapałek

Kolejne proste, ale również efektowne doświadczenie udowadniające, że chemik spokojnie jest w stanie otrzymać ogień, byle tylko miał dobrze zaopatrzone zaplecze. Uwaga, doświadczenie potrafi być kapryśne.

Sprzęt	Odczynniki
średniej wielkości parowniczka, pipetka, okulary i rękawiczki. Opcjonalnie moździerz i tłuczek	KMnO4, gliceryna

Czynności

Do parowniczki wsypujemy około 10-15 g nadmanganianu potasu tak, żeby utworzył stożek. Następnie robimy małe zagłębienie w jego szczycie. W to zagłębienie nalewamy kilka kropel gliceryny. Po kilku sekundach całość powinna zapalić się purpurowym, roziskrzonym płomieniem (dużo dymu!). Reakcja zachodzi dużo szybciej, jeśli nadmanganian zostanie uprzednio utarty na drobny proszek.

Wyjaśnienie

KMnO₄ utlenia glicerynę. Początkowo reakcja ta zachodzi powoli, ale wydzielane podczas niej ciepło działa jak katalizator i w końcu dochodzi do zapłonu.W pozostałościach po reakcji można znaleźć zielony K₂MnO₄, brązowo-czarny MnO₂ i Mn₂O₃, czasem też biały K₂CO₃. Przyspieszenie reakcji ze sproszkowanym KMnO₄ jest skutkiem bardziej rozwiniętej powierzchni.

Sprzątanie

Pozostałość należy wytrząsać ze zwykłą wodą, a potem zostawić na jakiś czas, by osad opadł na dno. Roztwór znad osadu dekantujemy do zlewu, zaś sam osad wyrzucamy do pojemnika na mniej toksyczne substancje nieorganiczne.

Ryczący miś żelkowy

Doświadczenie z ryczącymi misiami to jedno z prostszych, ale jednocześnie efektownych doświadczeń, które na pewno spodoba się widowni i jednocześnie nie będzie wymagało potem sprzątania całej pracowni.

Sprzęt	Odczynniki
Duża probówka (im większa, tym lepsza), może być cylinder, do tego palnik gazowy, statyw, łapa i łącznik, rękawice i okulary ochronne.	chloran potasu, paczka żelek

Ostrożnie! Chloran potasu jest bardzo silnym utleniaczem. Reaguje ze związkami organicznymi na tyle gwałtownie, że mieszanina reakcyjna może się zapalić, a w skrajnych przypadkach nawet wybuchnąć.

Czynności

Sypiemy chloran potasu do 1/3 lub połowy probówki, następnie topimy sól, ogrzewając całość nad płomieniem palnika. Następnie wrzucamy miśka. Miś żelkowy zapali się bardzo jasnym płomieniem i będzie podskakiwał na powierzchni soli, jednocześnie wydając "ryczący" dźwięk. Tutaj trzeba być ostrożnym, ponieważ chloran potasu może wyprysnąć z probówki.

Sprzątanie

Pozostałość chloranu potasu mieszamy z roztworem kwasu solnego i ogrzewamy do zagotowania. Następnie mieszaninę zobojętniamy wodorotlenkiem sodu. Resztę można bezpiecznie wylać do zlewu.

Burza w probówce

Ogień "pod wodą"? Czemu nie? W chemii wszystko jest możliwe, a rozpętanie prawdziwej burzy w zwykłej probówce to dla wprawnego chemika żadne wyzwanie.

Sprzęt	Odczynniki
statyw, mocna probówka, pipeta, okulary ochronne, duża zlewka (200-500 ml)	Stężony kwas siarkowy, etanol lub n-propanol albo denaturat, kryształki KMnO4

Ostrożnie! Podczas reakcji układ rozgrzewa się do temperatury powyżej 100^oC. Ciecz może pryskać, a probówka może pęknąć, dlatego umieszczenie probówki w zlewce z wodą jest ważne!

Czynności

Probówkę umieszczamy w statywie i podstawiamy pod nią zlewkę tak, by po napełnieniu zlewki wodą probówka była zanurzona w 3/4. Następnie wyjmujemy probówkę (dla wygody) i napełniamy ją stężonym kwasem siarkowym do 1/3 objętości. Może się tu przydać pipeta, ponieważ ważne jest, by kwas jak najmniej zwilżał ścianki probówki. Potem za pomocą pipety nalewamy etanol/n-propanol/denaturat (w zależności od tego, co wybraliśmy), ale tak, by obie ciecze się nie zmieszały. Przyda się tu precyzja i wyczucie. Montujemy probówkę z powrotem w statywie i zaczynamy doświadczenie. Wrzucamy spory kryształek nadmanganianu potasu (spory kryształek, a nie pół łyżki!) - już po chwili na granicy faz powinny pojawić się żółte iskry, którym towarzyszyć będzie głośne pykanie. Po pewnym czasie mieszanina reakcyjna zacznie zmieniać kolor na zielony (dolna część) i brązowy (górna). Uważny obserwator może zobaczyć biały dym gromadzący się tuż nad powierzchnią. Cały proces trwa około 15 minut, ale można dorzucać co jakiś czas trochę nadmanganianu, jeśli błyski staną się zbyt rzadkie.

Wyjaśnienie

Nadmanganian reaguje najpierw z kwasem siarkowym, następnie zaś powstający tlen ulega spaleniu w alkoholu. \[ 2 KMnO_{4} + H_{2}SO_{4} \rightarrow K_{2}SO_{4} + Mn_{2}O_{7} + H_{2}O\\ Mn_{2}O_{7} \rightarrow 2 MnO_{2} + 1,5 O_{2} \]

Sprzątanie

Należy poczekać, aż mieszanina nam ostygnie, następnie zawartość probówki można wylać do zlewki z zimną wodą (koniecznie okulary!). Następnie wszystko należy zobojętnić mlekiem wapiennym. Osad wyrzucamy do pojemnika na mniej toksyczne odpady nieorganiczne, zaś roztwór można wylać do zlewu.

Wulkan

Każdy chemik zna chyba klasyczny wulkan powstały przez spalanie dwuchromianu amonu. Jest to jedno z obowiązkowych doświadczeń na pokazie chemicznym, które zawsze przyciąga uwagę widzów.

Sprzęt	Odczynniki
podłoże żaroodporne bądź makieta wulkanu (np. z masy solnej), łyżka, zapałki, zlewka (opcjonalnie), okulary ochronne	(NH4)2Cr2O7, aceton (opcjonalnie)

Ostrożnie! Doświadczenie powinno być przeprowadzane pod wyciągiem lub na świeżym powietrzu. Wulkan bardzo brudzi, ponieważ w trakcie "wybuchu" rozrzuca grudki Cr₂O₃.

Czynności

Na żaroodpornym podłożu usypujemy stożek z dichromianu amonu. Stożek powinien być mniej więcej wielkości pięści (dobrze usypuje się stożek sypiąc dichromian ze zlewki). Jeśli mamy makietę, napełniamy ją dichromianem pół centymetra poniżej szczytu wulkanu. Następnie wierzchołek lekko zwilżamy acetonem, aby łatwiej zapalić dwuchromian. Zapalamy wulkan i odsuwamy się kawałek.

Wyjaśnienie

Pod wpływem temperatury, dichromian amonu rozkłada się do tlenku chromu, wydzielając przy tym azot i wodę. Produkt ma większą objętość, niż substrat, dlatego powstaje ciekawy efekt wybuchającego wulkanu. \[ (NH_{4})_{2}Cr_{2}O_{7} \rightarrow N_{2} + 4 H_{2}O + Cr_{2}O_{3} \]

Sprzątanie

Pozostałości doświadczenia powinny trafić do pojemnika na mniej toksyczne substancje nieorganiczne.

Fajerwerki z lodem

Fajerwerki zapalane... kostką lodu. Takie rzeczy, to tylko w chemii. Doświadczenie jest efektowne i dobre na pokazy, ale nieco rozpryskowe, więc trzeba uważać. Widownia powinna stanąć trochę dalej.

Sprzęt	Odczynniki
podłoże żaroodporne i szczypce żaroodporne, bagietka, łopatka lub łyżka, dwa nieduże, szklane naczynia (koło 25 ml), kawałek bibuły filtracyjnej, okulary i rękawiczki	drobny pył cynkowy, azotan amonu, azotan baru, chlorek amonu, kilka kostek lodu

Ostrożnie! Doświadczenie "pryska", dlatego koniecznie miej na sobie dobre okulary ochronne!

Czynności

Pył cynkowy (8 g) umieszczamy w jednym z niewielkich naczyń, w drugim zaś przygotowujemy mieszaninę 8 g NH₄NO₃, 1 g NH₄Cl i 1 g Ba(NO₃)₂. Następnie szybko mieszamy zawartości obu naczyń i usypujemy z nich stożek na żaroodpornym podłożu. Nie rozcieramy! Następnie na szczycie stożka kładziemy kostkę lodu i czekamy na widowisko. Po paru sekundach zobaczymy zielone płomienie, stożek będzie też sypał iskrami.

Wyjaśnienie

Cienka warstwa wody na powierzchni lodu wystarczy do zapoczątkowania egzotermicznej reakcji między cynkiem a azotanem. Azotan dostarcza w tej reakcji tlenu, zaś chlorek amonu przyspiesza cały proces. W trakcie doświadczenia ulatnia się on, stąd zapach amoniaku. Metaliczny cynk ulega utlenieniu do tlenku cynku.

Sprzątanie

Wszelkie pozostałości powinny trafić do zbiornika na mniej toksyczne odpady nieorganiczne.

Węże faraona

źródło: http://badania.net/

Węże faraona to proste i niewymagające specjalnych odczynników doświadczenie, którego nie może zabraknąć na pokazach. Nadaje się zarówno do tych plenerowych, jak i do pokazów w pracowni.

Sprzęt	Odczynniki
Ognioodporne podłoże, może być parowniczka. Okulary ochronne i rękawiczki	Etanol, NaHCO3 w pastylkach, cukier, piasek.

Czynności

Cukier wsyp do parowniczki lub usyp z niego stożek na ognioodpornym podłożu, całość okryj warstwą piasku. Na szczycie połóż kilka pastylek wodorowęglanu sodu, a następnie zalej około 5ml etanolu. Na końcu całość podpal. Zaobserwujesz czarne wstęgi wyłaniające się z piasku, przypominające swoim zachowaniem prawdziwe węże.

Wyjaśnienie

Podczas procesu cukier ulega stopieniu, dodatkowo przy podgrzaniu węglan sodu się rozkłada z wydzieleniem dużych ilości gazu. Tworzy to pienistą masę o dużej objętości. Część cukru ulega spaleniu, stąd czarny kolor węży.

Sprzątanie

Pozostałości po doświadczeniu są niegroźne i mogą zostać potraktowane jak zupełnie zwyczajne, "niechemiczne" odpady i wyrzucone do kosza.

Wybuch z cynku i siarki

Tytuł mówi sam za siebie. Wystarczy trochę cynku i siarki, i już mamy piękny wybuch na pokaz.

Sprzęt	Odczynniki
Łyżka, palnik gazowy, kawałek drutu, ognioodporne podłoże, okulary i rękawiczki	sproszkowany cynk, sproszkowana siarka

Ostrożnie! Podczas doświadczenia wydziela się dużo ciepła i dymu, dlatego powinno być ono prowadzone co najmniej pod wyciągiem, albo na świeżym powietrzu.

Czynności

Mieszamy dokładnie 10 g cynku i 20 g siarki, a następnie usypujemy kopczyk na ognioodpornym podłożu. Drucik rozżarzamy w palniku, a potem przykładamy do mieszaniny. Początkowo siarka zaczyna się topić, a po krótkim czasie rozpoczyna się właściwa reakcja, czyli wybuch, syk, płomienie i dym.

Wyjaśnienie

Reakcja cynku z siarką jest silnie egzotermiczna. Poza tym cynk reaguje też z zawartym w powietrzu tlenem. \[ Zn + S \rightarrow ZnS\\ 2 Zn + O_{2} \rightarrow 2 ZnO \] Tlenek cynku jest żółty, gdy gorący, a po ostygnięciu bieleje.

Sprzątanie

Pozostałości po reakcji przenosimy do pojemnika na mniej toksyczne odpady nieorganiczne.

Kryształy jodku ołowiu

źródło: imgur.com

Dobrze zrobione kryształy z jodku ołowiu potrafią dać bardzo przyjemny dla oka efekt maleńkich, złotych drobinek zawieszonych w cieczy. Przy każdym poruszeniu kolbą drobinki wirują i mienią się w słońcu. Na pewno będą stanowić dobrą dekorację w pracowni chemicznej.

Sprzęt	Odczynniki
Litrowa kolba okrągłodenna, dwie zlewki, szpatułka. Jeśli chcemy wersję bardziej pokazową, przyda się też lampka, statyw i czarna tektura, która posłuży za ekran.	octan ołowiu, jodek potasu, kwas octowy (stężony), gorąca woda

Ostrożnie! Sole ołowiu są toksyczne. Nie pozwól na ich kontakt ze skórą!

Czynności

Do wodnego roztworu octanu ołowiu dodajemy trochę jodku potasu. Otrzymujemy zawiesinę, którą odstawiamy na jakiś czas, a następnie zlewamy ciecz znad osadu. Osadu nie suszymy, tylko od razu przenosimy do kolby okrągłodennej. Następnie dolewamy do niej trochę kwasu octowego i gorącej wody. Tyle, by otrzymać w tej temperaturze przejrzysty, praktycznie bezbarwny roztwór. Kolbę chłodzimy pod strumieniem zimnej wody, łagodnie ją obracając. Obserwujemy wytrącenie się kryształów jodku ołowiu. Teraz kolba ze "złotym pyłem" jest gotowa do wystawienia.

Wyjaśnienie

W wyniku reakcji wymiany podwójnej otrzymujemy jodek ołowiu, którego rozpuszczalność w wodzie w temperaturze pokojowej jest raczej niewielka. Gdy dodajemy octan ołowiu do KI, wytrącony osad nie przypomina kryształów, ponieważ nie miały one czasu się uformować. Dlatego konieczne jest rozpuszczenie osadu w gorącej wodzie i schłodzenie, by dać związkowi czas na krystalizację.

\[ 2 KI + (CH_{3}COO)_{2}Pb \rightarrow PbI_{2} + 2 CH_{3}COOK \]

Sprzątanie

Jodek ołowiu jest bardzo słabo rozpuszczalny w temperaturze pokojowej, dlatego jeśli znudzi Ci się złoty pył w kolbie, wystarczy odsączyć osad i wyrzucić go do mniej toksycznych odpadów nieorganicznych. Pozostała woda praktycznie nie zawiera soli ołowiu, dlatego można wylać ją do zlewu.

Ważne doświadczenia

W toku liceum zdarza się kilka takich doświadczeń, które po prostu trzeba znać nawet, jeśli się ich nie widziało. Wiadomo, że z doświadczeniami podczas lekcji jest ciężko, dlatego postarałam się przedstawić te doświadczenia w jak najbardziej obrazowy sposób.

Badanie procesów fizykochemicznych

1

Zaprojektuj doświadczenie ilustrujące elektrochemiczny sposób ochrony żelaza przed korozją. W opisie uwzględnij sprzęt i odczynniki, czynności, spostrzeżenia oraz wnioski.

• Sprzęt i odczynniki: dwie zlewki, dwie płytki żelazne, kawałek folii aluminiowej oraz woda.
• Opis czynności: do obu zlewek nalewamy wodę. Do jednej zlewki wkładamy płytkę żelazną, zaś do drugiej drugą płytkę żelazną zawiniętą w folię aluminiową. Obie zlewki pozostawiamy na tydzień.
• Obserwacje: po tygodniu żelazo, które nie zostało owinięte w folię aluminiową pokryło się czerwonobrązowym nalotem. W drugiej zlewce żelazo pozostało bez zmian, zaś folia aluminiowa pokryła się białym nalotem.
• Wnioski: powstanie brązowego osadu świadczy o korozji żelaza. Osad ten jest mieszaniną uwodnionych tlenków i wodorotlenków żelaza. Biały nalot to wodorotlenek glinu. Folia aluminiowa pełniła w ogniwie żelazo-aluminiowym funkcję anody i ochrony żelaza przed korozją.

Badanie właściwości fizykochemicznych związków

W tym dziale często mamy do czynienia z porównaniem tych samych właściwości u dwóch substancji. Chyba najbardziej sztandarowa jest moc kwasów, rozpuszczalność i aktywność.

W pierwszym przypadku najlepiej kombinować coś z rozpuszczalnością. Tak, mocniejszy kwas wyprze słabszy z soli i jeśli ten drugi jest w temperaturze pokojowej stały (jak na przykład kwas benzoesowy), to sprawa jest prosta, bo się wytrąci.

Jeśli chodzi o badanie rozpuszczalności, to należy pamiętać, by uwzględnić w opisie takie samo rozdrobnienie, taką samą masę substancji rozpuszczanej i objętość rozpuszczalnika. Nie muszę chyba dodawać, że musi to być ten sam rozpuszczalnik...

Otrzymywanie związków i pierwiastków

Zaprojektowanie doświadczenia z otrzymaniem czegoś często sprawia problem. I nic dziwnego. Odróżnienie czy rozdzielenie dwóch substancji (jeśli dobrze zna się ich właściwości fizykochemiczne) to nie taki znowu problem, jeśli już kilka analogicznych doświadczeń się zaprojektuje. Na otrzymywanie związków i pierwiastków nie ma niestety jednej prostej rady ani sposobu. Na etapie liceum zazwyczaj syntezy nie będą miały więcej, niż dwóch etapów i tym się można pocieszyć. Jedyny dobry sposób to chyba przerobienie dużej liczby doświadczeń. No to do dzieła.

1

Zaproponuj metodę otrzymywania wodorotlenku miedzi(II), jeśli dysponujesz roztworem kwasu siarkowego(VI), węglanem miedzi(II) oraz roztworem wodorotlenku sodu. W opisie uwzględnij użyte odczynniki i sprzęt, spisz po kolei czynności, obserwacje i wnioski.

• Sprzęt i odczynniki: kilka zlewek, roztwór kwasu siarkowego(VI), węglan miedzi(II), roztwór wodorotlenku sodu.
• Opis czynności: stały węglan miedzi(II) umieszczamy w zlewce, a następnie dodajemy kwas siarkowy (VI) i mieszamy aż do całkowitego rozpuszczenia się soli. Następnie ostrożnie dodajemy roztwór wodorotlenku sodu.
• Obserwacje: po dodaniu kwasu siarkowego(VI) do zielonego węglanu miedzi(II) osad ulega roztworzeniu i otrzymujemy niebieski roztwór. Po dodaniu roztworu wodorotlenku sodu wytrąca się ciemnoniebieski, galaretowaty osad.
• Wnioski: węglan miedzi (II) jest solą nierozpuszczalną w wodzie, jednak reaguje z mocnymi kwasami w myśl reakcji: \[ H_{2}SO_{4} + CuCO_{3} → CO_{2}↑ + H_{2}O + CuSO_{4} \] Wodorotlenek sodu reaguje z powstałą solą, tworząc poszukiwany wodorotlenek miedzi(II). \[ CuSO_{4} + 2 NaOH → Cu(OH)_{2}↓ + Na_{2}SO_{4} \]

Rozdzielanie i identyfikacja substancji

W tym typie doświadczeń należy największą uwagę skupić na ich własnościach fizykochemicznych i różnicach pomiędzy nimi. Może to oczywiste, ale czasem i oczywiste rzeczy trzeba pisać, by lepiej wbiło się do głowy. Mówię fizykochemicznych, a nie tylko chemicznych, bo czasem się zdarza, że substancje są do siebie bardzo podobne i podobnie reagują, ale na przykład mają różne temperatury topnienia lub różną rozpuszczalność w danej substancji. A to też może posłużyć ich odróżnieniu. Złym pomysłem jest skupianie się tylko na jednej stronie. Skoro wiemy już, który z dwóch gazów to chlor, po co bawić się z drugim? Jest kilka powodów.

Tym, który zazwyczaj najbardziej interesuje licealistów jest to, że napisanie reakcji charakterystycznej dla obu odczynników jest punktowane na maturze i jeśli załatwi się tylko jeden, nie dostanie się maksymalnej ilości punktów. Z bardziej laboratoryjnego punktu widzenia czasem jest tak, że reakcja charakterystyczna wychodzi dla jednego z odczynników, a reakcja charakterystyczna na drugi nie wychodzi i jest to sygnał, że przy pierwszej mogliśmy coś sknocić, dlatego otrzymaliśmy pozytywny wynik. "Czynników sknocających" jest wiele i nie będę ich tutaj opisywać, bo to nie jest do końca związane z tematem. Dość jednak powiedzieć, że dobrze jest sobie wyrobić bezpieczny zwyczaj sprawdzania wszystkiego kilka razy.

Niezłym ćwiczeniem jest próba zaprojektowania danego doświadczenia ponownie, ale tym razem innymi reakcjami. Przy odróżnieniach nie zawsze jedna odpowiedź jest możliwa, a sprawia to, że umysł staje się bardziej giętki i gdy na maturze spotkamy się z podobnym zadaniem i (co więcej) będą jeszcze napisane konkretne odczynniki, których trzeba użyć, a które nie będą nam pasowały do pierwszej koncepcji, łatwiej będzie wyjść poza jeden schemat. Ogólnie inne, niestandardowe pomysły, są w naukach ścisłych nagradzane. Naprawdę.

Teraz dość teorii, przejdźmy do przykładów.

Projektowanie i opisywanie doświadczeń

Wymagane do zaprojektowania doświadczenia dzielą się na pewne grupy, z których każda wymaga nieco innego podejścia. Gdy już się to podejście wyćwiczy, kolejne zadania robi się "na jedno kopyto" i idzie już tylko lepiej.

Reakcje w chemii organicznej

Próba Tollensa i próba Trommera

Opis doświadczenia:

1. Próba Tollensa. Do czystej probówki wlewamy roztwór azotanu (V) srebra. Następnie dodajemy nieco wodorotlenku sodu, wodę amoniakalną i formalinę. Tak przygotowany roztwór ogrzewamy.
2. Próba Trommera. Do świeżo strąconego wodorotlenku miedzi (II) dodajemy trochę formaliny i ogrzewamy.

Obserwacje:

1. Na ściankach probówki pojawiła się warstwa metalicznego srebra
2. Pojawił się ceglastoczerwony osad

Wnioski: Formalina jest aldehydem, który łatwo ulega utlenieniu - w reakcji można było wykorzystać dosyć łagodne utleniacze, jakimi są Ag₂O i CuO. Zaszły następujące reakcje:

\[ HCHO + Ag_{2}O \rightarrow HCHOOH + 2 Ag \downarrow\\ HCHO + 2 CuO \rightarrow HCOOH + Cu_{2}O \downarrow \]

Procesy jonowe i redoks

Barwy wskaźników w roztworach kwasów i zasad

Opis doświadczenia: Do czterech probówek wlewamy roztwór kwasu, do następnych czterech roztwór zasady, a ostatnie cztery pozostawiamy wypełnione wodą destylowaną. Potem do pierwszych probówek z kwasem, zasadą i wodą dodajemy nieco lakmusu, do następnych fenoloftaleinę, do kolejnych oranż, a w następnych zanurzamy papierki uniwersalne.

Obserwacje: Roztwory zabarwiły się następująco:

Wskaźnik	Roztwór kwasu	Woda destylowana	Roztwór zasady
lakmus	jasnoczerwony	niebieskawy	fioletowoniebieski
fenoloftaleina	bezbarwny	bezbarwny	malinowy
oranż metylowy	czerwony	pomarańczowy	żółty
papierek uniwersalny	czerwony	żółty	niebieski

Wnioski: Wskaźniki reagują zmianą barwy na obecność jonów H⁺ i OH^- w roztworze.

Właściwości pierwiastków

Właściwości fizyczne siarki

Opis doświadczenia: Badamy różne odmiany krystaliczne siarki, starając się porównać wygląd kryształów, ich barwę oraz zapach i rozpuszczalność w wodzie. Następnie próbki siarki umieszczamy w probówce i ogrzewamy powoli nad płomieniem palnika. Gdy siarka ulegnie stopieniu, przelewamy ją szybko do zlewki z zimną wodą, a potem badamy gdy się zestali i ochłodzi.

Obserwacje:Siarka jest krystalicznym ciałem stałym o żółtej barwie. Jej kryształy mają różne kształty i różnią się między sobą tym, że niektóre są bardziej lub mniej podłużne. Siarka nie rozpuszcza się w wodzie. Po ogrzaniu łatwo ulega stopieniu i wtedy staje się jasnożółta, jest też bardzo płynna (nie "oleista" i "gęsta"). Jednak po dalszym ogrzewaniu zmienia się - jej barwa ciemnieje, zaś sama ciecz staje się gęsta. W następnym etapie zaczyna ponownie się upłynnia i zaczyna parować. Po wlaniu do wody tworzy dość miękką i plastyczną, ciemną masę. Po wlaniu siarki do wody na jej powierzchni powstaje warstewka żółtego pyłu.

Wnioski: Siarka to niemetal, jest ciałem stałym, które posiada stosunkowo niską temperaturę topnienia. Podczas ogrzewania przechodzi kilka "faz", co jest związane z jej pierścieniową strukturą (dla najbardziej popularnych odmian siarki, rombowej i jednoskośnej, są to pierścienie S8). Przy silniejszym ogrzaniu pierścienie te pękają z utworzeniem łańcuchów, co powoduje wzrost gęstości cieczy. Po kolejnym podwyższeniu temperatury łańcuchy pękają dalej, dzieląc się na coraz mniejsze fragmenty, co prowadzi znów to "upłynnienia" siarki. W końcu siarka zaczyna parować. Po gwałtownym oziębieniu siarka nie powraca do takiej samej struktury, jak przed topieniem - jest to związane z tym, że pierścienie nie nadążają się odtworzyć i ułożyć w tak krótkim czasie. Powstający na powierzchni wody pył jest zwany "kwiatem siarczanym" i składa się z rozdrobnionej siarki, która resublimowała z oparów siarki.

Mieszaniny

Rodzaje roztworów

Opis doświadczenia: Trzy zlewki należy napełnić wodą destylowaną do połowy objętości. Do pierwszej z nich dodajemy siarczan(VI) sodu, do drugiej taką samą ilość węglanu wapnia, zaś do trzeciej - siarczanu(VI) żelaza(II). Następnie zawartość zlewek starannie mieszamy i pozostawiamy na kilka minut.

Obserwacje: W pierwszej zlewce roztwór pozostał klarowny, w drugiej zlewce, zawierającej CaCO3, roztwór zmętniał, a potem nierozpuszczony osad opadł na dno. W trzeciej zlewce roztwór przybrał pomarańczową barwę, a po pewnym czasie pojawiło się niewielkie zmętnienie.

Wnioski: W pierwszej zlewce powstał roztwór właściwy, w drugiej otrzymano początkowo zawiesinę, która następnie uległa sedymentacji. W zlewce z siarczanem(VI) żelaza(II) powstał roztwór koloidalny - był to wynik hydrolizy soli.

Jak projektować doświadczenia?

Bez zbędnych ceregieli weźmy się za wyjaśnienie, jak dobrze opisać doświadczenie.

Na pewno opis powinien mieć trzy główne części, o dodatkach pomyślimy potem. Nie są one obowiązkowe i niektórym wcale nie ułatwiają zadania:

Opis czynności

Tutaj wprost opisujemy po kolei co robimy. Przygotowujemy taki czy inny odczynnik, włączamy palnik, doprowadzamy mieszaninę do wrzenia i tym podobne. Na pewno nie powinno się tutaj znaleźć nawet słowo o tym, jakie implikacje ma doświadczenie. To zazwyczaj nie sprawia zbyt dużego problemu. Co się jednak dzieje, gdy jakąś czynność należy wykonać dopiero wtedy, gdy reakcja osiągnie określony stopień? Tutaj zazwyczaj pojawiają się pewne wątpliwości. A teraz przykłady (wyrwane z kontekstu i nieco przypadkowe - tutaj nie zależy nam na roztrząsaniu, czy dane odczynniki faktycznie ze sobą reagują, tylko na tym, żeby to dobrze opisać. Uściślam, gdyby się jakiś mądry znalazł):