Chimie clasa a VII-a, manual Litera aprobat ME 2024
Chimie
Manual pentru clasa a VII-a
Camelia Beșleagă
Mariana Moga
Mariana Roiniță
Anca Tăbăcariu
Elisabeta Merinde
Mira Pruneș
Daniela-Marilena Tudor
Acest manual școlar este proprietatea Ministerului Educației.
Acest manual școlar este realizat în conformitate cu Programa școlară aprobată prin Ordinul ministrului educației și cercetării nr. 3393/28.02.2017.
119 – număr unic de telefon la nivel național pentru cazurile de abuz împotriva copiilor 116.111 – numărul de telefon de asistență pentru copii
Chimie
Elisabeta
Camelia Beșleagă
Mariana Moga
Mariana Roiniță
Anca Tăbăcariu
Merinde
Mira Pruneș
Daniela-Marilena Tudor
Manualul școlar a fost aprobat de Ministerul Educației prin Ordinul de ministru nr. 5420/04.07.2024.
Manualul este distribuit elevilor în mod gratuit, atât în format tipărit, cât și digital, și este transmisibil timp de patru ani școlari, începând cu anul școlar 2024–2025.
Inspectoratul școlar
Școala/Colegiul/Liceul
Anul Numele elevului
Clasa Anul școlar
Aspectul manualului* la primire la predare
* Pentru precizarea aspectului manualului se va folosi unul dintre următorii termeni: nou, bun, îngrijit, neîngrijit, deteriorat.
• Cadrele didactice vor verifica dacă informațiile înscrise în tabelul de mai sus sunt corecte.
• Elevii nu vor face niciun fel de însemnări pe manual.
Chimie. Manual pentru clasa a VII-a Camelia Beșleagă, Mariana Moga, Mariana Roiniță, Anca Tăbăcariu, Elisabeta Merinde, Mira Pruneș, Daniela-Marilena Tudor
Referenți științifici: conf. univ. dr. Iulia Gabriela David, Facultatea de Chimie, Universitatea din București prof. Monica Dumitru, Colegiului Național „Mircea cel Bătrân”, Constanța
Chimie: Manual pentru clasa a VII-a / Camelia Beșleagă, Mariana Moga, Mariana Roiniță, ... – București: Litera, 2024
ISBN 978-630-342-048-6
I. Beșleagă, Camelia
II. Moga, Mariana
III. Roiniţă, Mariana 54
1.1. CHIMIA, ȘTIINȚĂ A NATURII ................................................. 8
1.1.1. CE ESTE CHIMIA? .............................................................. 8
1.1.2. LABORATORUL DE CHIMIE. APARATURA ȘI USTENSILELE FOLOSITE ÎN LABORATORUL DE CHIMIE ...........................................................................
1.1.3. CUM NE COMPORTĂM ÎN LABORATORUL DE CHIMIE (NORME DE PROTECȚIA MUNCII) 11
1.1.5. FENOMENE FIZICE ȘI FENOMENE CHIMICE ........ 15
1.1.6. PROPRIETĂȚI FIZICE ȘI PROPRIETĂȚI CHIMICE 17
1.2. SUBSTANȚE. AMESTECURI DE SUBSTANȚE ................. 20
1.2.1.
1.2.2.
1.2.3.
1.2.3.1.
1.2.3.2.
2.3.1.
STRUCTURA MANUALULUI
VARIANTA TIPĂRITĂ
Manualul de Chimie pentru clasa a VII-a cuprinde cinci unități de învățare care respectă modelul de proiectare centrat pe construirea de competențe și conținuturile din programă. Lecțiile sunt însoțite de activități de învățare-evaluare interactive, cu caracter practic-aplicativ, care determină formarea competențelor specifice cu care acestea sunt corelate.
Rubrică Ce știu?/Ce voi afla?
Rubrică de informare Pentru curioși
Experiment
Dicționar
PAGINA DE PREZENTARE A UNITĂȚII
Numărul unității de învățare
Titlul unității de învățare
Titlul lecției
Imagini sugestive
Conținuturi
Prezentarea unității de învățare
Competențe specifice
Rubrică De reținut!
Definiții, concepte, termeni noi, cuvinte-cheie
Activitate individuală
VARIANTA DIGITALĂ
Varianta digitală cuprinde integral conținutul manualului în variantă tipărită, având în plus o serie de activități multimedia interactive de învățare (AMII): animate, statice, interactive.
Paginile din manual pot fi vizionate pe diverse dispozitive (desktop, laptop, tabletă, telefon), oferind o excelentă experiență de navigare.
AMII animate filmulețe sau animații
AMII statice
galerii de imagini, informații suplimentare, diagrame
AMII interactive
jocuri sau exerciții, la finalul cărora elevul poate verifica corectitudinea răspunsurilor oferite
Tabel Periodic
Activitățile multimedia interactive de învățare încurajează elevii să-și dezvolte gândirea critică și să-și sporească interesul și cunoștințele.
Navigarea în varianta digitală permite parcurgerea manualului și revenirea la activitatea de învățare precedentă.
Portofoliu
Probleme rezolvate
INTRODUCERE
„Acum circa 13,5 miliarde de ani, materia, energia, timpul și spațiul au luat ființă odată cu ceea ce este cunoscut drept Big Bang. Povestea acestor trăsături fundamentale ale universului nostru se numește fizică.
La circa 300 000 de ani după apariția lor, materia și energia au început să se agrege în structuri complexe numite atomi, care s-au combinat apoi în molecule. Povestea atomilor, a moleculelor și a interacțiunilor dintre ele se numește chimie.
Acum circa 3,8 miliarde de ani, pe o planetă numită Pământ, anumite molecule s-au combinat pentru a forma niște structuri deosebit de mari și complicate numite organisme. Povestea organismelor se numește biologie.”
Yuval Noah Harari, Sapiens. Scurtă istorie a omenirii
Competențele generale și competențele specifice conform programei școlare pentru disciplina CHIMIE, clasa a VII-a, aprobată prin OMEN nr. 3393/28.02.2017
1. Explorarea unor fenomene și proprietăți ale substanțelor întâlnite în activitatea cotidiană
1.1. Identificarea unor proprietăți/fenomene, substanțe/amestecuri în contexte cunoscute
1.2. Descrierea unor fenomene și proprietăți ale substanțelor întâlnite în contexte cunoscute prin utilizarea terminologiei specifice chimiei
1.3. Utilizarea simbolurilor specifice chimiei pentru reprezentarea unor elemente, substanțe simple sau compuse și transformări ale substanțelor
2. Interpretarea unor date și informații obținute în cadrul unui demers investigativ
2.1. Formularea unor ipoteze cu privire la caracteristicile substanțelor și a relațiilor dintre ele
2.2. Utilizarea echipamentelor de laborator și a tehnologiilor informatice pentru a studia proprietăți/fenomene
2.3. Investigarea unor procese și fenomene în scopul identificării noțiunilor și relațiilor relevante
3. Rezolvarea de probleme în situații concrete, utilizând algoritmi și instrumente specifice chimiei
3.1. Identificarea informațiior și datelor necesare rezolvării unei probleme în contexte variate
3.2. Rezolvarea de probleme calitative și cantitative pe baza conceptelor studiate
4. Evaluarea consecințelor proceselor și acțiunii substanțelor chimice asupra propriei persoane și asupra mediului înconjurător
4.1. Identificarea consecințelor proceselor chimice asupra organismului și asupra mediului înconjurător
4.2. Aprecierea impactului substanțelor chimice asupra organismului și asupra mediului înconjurător
UNITATEA 1 CHIMIA ȘI VIAȚA
Atunci când vei termina studiul acestei unități, evaluează activitatea pe care ai desfășurat-o și modul în care te-ai simțit parcurgând aceste lecții.
◗ Laboratorul de chimie
◗ Materie. Substanță
◗ Substanțe pure
◗ Amestecuri de substanțe
Corpurile din jurul nostru sunt alcătuite din substanțe. Pentru a studia substanțele trebuie să știi să le separi, apoi să le analizezi proprietățile. Cunoscând proprietățile, vei afla cum pot fi folosite substanțele. Acest studiu îl realizezi în natură sau în laborator, folosind ustensile specifice pe care trebuie să înveți să le utilizezi corect.
Competențe specifice: 1.1,
Folie protectoare din polimer
1.1. CHIMIA, ȘTIINȚĂ A NATURII
1.1.1. CE ESTE CHIMIA?
Explorează!
Mult timp, s-a crezut că toată materia din Univers este formată din mici particule, numite atomi. Dar abia în 1905, Albert Einstein a demonstrat matematic existența acestora. Acești mici atomi, născuți din stele, există peste tot, formând ceea ce azi numim materie. Din Univers până pe planeta Pământ, în Europa, în România, în această carte și în corpul tău, suntem cu toții „praf de stele”.
Cum au ajuns acești atomi în noi și unde vor călători în viitor rămâne un mister. Dar, studiindu-i, omenirea a reușit să creeze lucruri remarcabile.
Observă imaginile de mai jos. Descrie ceea ce vezi.
Ecran din sticlă în compoziția căruia intră aluminosilicați
și dioxid de siliciu
Carcasă pe bază de magneziu sau de polimer
În interiorul telefonului, se găsesc circuite electronice (în componența cărora există: cupru, nichel, argint, siliciu, staniu) și o baterie (care conține: litiu, cobalt, carbon sau mangan).
Magneziul, litiul, cobaltul, polimerii, carbonul, sticla, cuprul, nichelul, argintul, siliciul, aluminosilicații, staniul, dioxidul de siliciu sunt substanțe.
Chimia este știința care studiază substanțele.
Cum studiem substanțele?
Așa cum a procedat știința dintotdeauna, chimia are la bază experimentul ca parte a investigației științifice, precedat de formularea unei probleme și stabilirea ipotezei.
După efectuarea experimentului, vei prezenta rezultatele și vei formula concluzii.
Vei studia substanțele observând caracteristicile acestora și transformările pe care le suferă. Cum ajunge gheața apă și cum devine lemnul scrum?
Treptat, vei ajunge să înțelegi ce se întâmplă în jurul tău și vei fi capabil să explici, folosind un limbaj științific, transformările pe care le observi. Vei putea recunoaște, denumi și folosi substanțele, făcând corelația: Compoziție Proprietăți
Această interdependență stă la baza studiului tuturor substanțelor chimice.
Din acest motiv, în clasa a VII-a vei învăța:
1. Prin ce se deosebesc substanțele de amestecuri.
2. Din ce sunt alcătuite substanțele (atomi, ioni sau molecule).
3. Ce proprietăți au substanțele în funcție de compoziția lor.
4. Ce este și cum scrii prescurtat o substanță (formula chimică).
Așa cum ai citit deja pe prima pagină, „chimia este povestea atomilor, a moleculelor și a interacțiunilor dintre ele”. Vei constata că, într-adevăr, ceea ce începi să studiezi acum este o poveste care îți deschide calea cunoașterii unui univers fascinant.
Ce este chimia? Vei găsi singur răspunsul acestei întrebări, dacă observi corpurile din jurul tău, îți pui întrebări, cauți răspunsuri, corelezi ceea ce știi cu noutățile pe care le afli și aplici ceea ce descoperi.
1.1.2. LABORATORUL DE CHIMIE. APARATURA ȘI USTENSILELE FOLOSITE ÎN LABORATORUL DE CHIMIE
Pentru a putea investiga realitatea înconjurătoare, transformările din natură se reproduc la o altă scară în laborator. Pentru a face acest lucru, este nevoie de instrumente, aparatură și ustensile. Fă cunoștință cu ele și observă, în explicațiile date, existența unor termeni care, treptat, vor intra în vocabularul tău și vor forma limbajul științific specific chimiei.
Laboratorul de chimie este o încăpere dotată cu: mobilier specific, instalații electrice, apă curentă și nișă pentru evacuarea gazelor toxice. De asemenea, în laborator există sticlărie și ustensile specifice, precum și substanțe chimice (reactivi).
Analizează imaginile de la paginile următoare și clasifică pe caiet ustensilele în funcție de materialul/substanța din care sunt alcătuite.
Găsește în text cuvinte noi și caută în dicționar semnificația lor.
Desenează pe caiet trei ustensile din sticlă.
În laborator, substanțele chimice se păstrează în recipienți speciali. Pe etichetele lor se găsesc anumite pictograme de avertizare:
Coroziv, poate provoca arsuri grave pielii și ochilor
Substanțe oxidante care pot provoca sau agrava un incendiu
Exploziv Nociv, iritant
Inflamabil Toxicitate acută, chiar mortală
Periculos pentru mediu Toxic pentru organism
Stativ și eprubete
Pahar Berzelius
Pahare Erlenmeyer, baghetă de sticlă Cilindri gradați
Pipete Cristalizor Capsule Mojar cu pistil
Creuzete Clești de lemn sau metal Lingură de ars
Balon cu fund plat
Trepied cu sită, spirtieră
Refrigerent Pâlnie de separare și suport universal cu clemă
Spatulă
Balanță
Sticlă de ceas
Sticle cu reactivi
Pâlnii de filtrare
1.1.3. CUM NE COMPORTĂM ÎN LABORATORUL DE CHIMIE
(NORME DE PROTECȚIA MUNCII)
Înainte de începerea experimentelor, se citește cu atenție modul de lucru.
Substanțele chimice NU se gustă.
Se lucrează doar cu ustensilele și reactivii indicați de profesor/fișa de lucru.
Agitarea cu bagheta de sticlă se face prin mișcări circulare.
Se folosesc cantități mici de substanțe. Substanțele solide se iau numai cu spatula, nu se ating cu mâna.
Substanțele lichide sau soluțiile se preling pe pereții eprubetei sau ai paharului.
Spirtiera se folosește cu atenție: aprinderea se face cu un chibrit, iar stingerea se face prin acoperirea flăcării cu capacul.
Paharele sau vasele de sticlă se încălzesc pe site metalice, nu direct în flacără.
Vasele de sticlă fierbinți se așază pe materiale izolatoare.
Substanțele chimice se miros indirect, prin ventilarea aerului/vaporilor spre nas.
Eprubeta se încălzește direct în flacără susținând-o cu un clește de lemn în partea superioară, se ține înclinată și se rotește ușor pentru o încălzire uniformă.
După terminarea experimentelor, se lasă ordine pe masa de lucru. Mâinile se spală cu apă și săpun. Reziduurile se colectează în vase speciale.
CE ȘTIU?
• Corpurile se pot deosebi prin proprietăți (caracteristici).
CE VOI AFLA?
• Din ce sunt alcătuite corpurile.
• Ce sunt substanțele.
• Ce tipuri de substanțe se găsesc în natură.
1.1.4. MATERIE. CORP. SUBSTANȚĂ
Explorează!
Privește în jurul tău.
Numește într-un cuvânt tot ceea ce vezi.
Alege patru corpuri pe care le-ai folosit astăzi. Cum ai făcut alegerea? Prin ce se deosebesc corpurile?
Tot ceea ce are masă și ocupă un spațiu reprezintă materie.
Corpul este o parte din materie cu formă și volum bine determinate. Corpurile se deosebesc prin compoziție (alcătuire) și proprietăți (caracteristici).
Analizează imaginea alăturată.
Recunoaște trei corpuri în stări de agregare diferite și identifică alte criterii de comparare a acestora.
Concluzie Corpurile sunt: 1 – cubul; 2 – lichidul din pahar; 3 – gazul din balon.
Acestea se deosebesc prin:
• formă și volum;
• culoare;
• proprietăți optice;
• compoziție: particulele și distanțele dintre acestea sunt diferite. Corpurile din imagine se aseamănă prin faptul că fiecare are aceeași compoziție (omogenă) în toată masa lui.
Materia poate avea compoziție și caracteristici diferite. Materia poate fi solidă, lichidă sau gazoasă.
Materia cu compoziție omogenă și caracteristici constante se numește substanță.
Proprietățile unei substanțe sunt determinate de compoziția (alcătuirea) acesteia.
Exemple de substanțe: apă, sare, zahăr, heliu, cupru, fier etc.
Exemple de corpuri alcătuite din aceste substanțe: cub de gheață, cristalul de sare, cubul de zahăr, balonul cu heliu, țeavă de cupru, cui din fier.
Aplică ce ai învățat
1. Pentru următorul item, scrie pe caiet litera corespunzătoare răspunsului corect.
Șirul care conține numai corpuri este:
a) Dioxidul de carbon, rigla, caietul, aerul. c) Rigla, caietul, aerul din clasă, fumul.
b) Rigla, aerul, dioxidul de carbon, creta. d) Caietul, rigla, aerul din clasă, creta.
2. Enumeră trei corpuri alcătuite din substanța aur.
3. Identifică, în textul de mai jos, cinci corpuri și cinci substanțe. În casa bunicilor, construită din lemn, Mara admiră soba vopsită cu var, ușițele din fier și ulciorul pentru apă. Pe sobă, bunica are un ibric din alamă și o râșniță din cupru. Bunica i-a povestit că le păstrează, deoarece părinții ei foloseau râșnița pentru a măcina zahăr sau sare.
Analizează imaginile de mai jos și spune în care dintre ele recunoști corpuri alcătuite din:
• substanțe diferite;
• aceeași substanță;
• amestec de substanțe.
Concluzie Corpurile pot fi formate dintr-o substanță sau din amestecuri de substanțe.
Substanțele se găsesc în natură (apă, oxigen, calcar) sau se obțin prin sinteză chimică (medicamente, detergenți, îngrășăminte chimice, acid sulfuric etc.).
Majoritatea substanțelor din natură se găsesc sub formă de amestecuri.
Exemple:
a) Aerul este un amestec format din substanțele azot, oxigen, dioxid de carbon și alte gaze.
b ) În rocile calcaroase, există substanțe solide, predominantă fiind o substanță numită carbonat de calciu.
c) Lichidul din râu este un amestec format din apă, în cantitatea cea mai mare, dar și din alte substanțe, în cantități mici (sare, oxigen, dioxid de carbon etc.).
d) Petrolul este un amestec format din mai multe substanțe, numite hidrocarburi.
e) În corpul uman există multe amestecuri (sângele, sucul gastric etc.) alcătuite din diferite substanțe (glucide, grăsimi, proteine, hemoglobină, oxigen, acid clorhidric etc.).
După proveniență, substanțele pot fi organice sau anorganice.
• cauciuc sintetic, medicamente, mase plastice, fire sintetice, acetonă, erbicide, pesticide, insecticide, detergenți.
2. Substanțe anorganice (minerale). Clasificarea acestora o vei afla în Unitatea 5, după ce vei învăța din ce sunt formate substanțele. Recunoaște, în imaginile de mai jos, câteva substanțe anorganice.
Sare de bucătărie Fierul atras de magnet
Stalactite și stalagmite Diamant
Alte exemple de substanțe sau amestecuri de substanțe anorganice pe care le vei descoperi în următoarele lecții sunt: apă, nisip, piatră vânătă, calcar, var stins, sulf, fier, hidrogen, oxigen etc.
Pentru curioși
Compostul (amestec de substanțe organice și anorganice) se obține prin fermentarea lentă a resturilor vegetale și a produselor animale. Este utilizat ca îngrășământ natural.
Corpurile pot fi alcătuite din substanțe sau din amestecuri de substanțe.
Substanțele pot fi organice sau anorganice.
Aplicații
1. Identifică în jurul tău cinci corpuri formate din substanțe organice și cinci corpuri formate din substanțe anorganice. Ce observi?
2. Scrie pe caiet numărul de ordine al corpului din coloana A, însoțit de litera din coloana B corespunzătoare substanței din care este alcătuit. Fiecărei cifre din coloana A îi corespunde o singură literă din coloana B.
A
B
1. lamă de oțel a. oxigen
2. apa din pahar b. fier
3. gazul metan din butelie c. apă
4. fire electrice d. gaz metan e. cupru
3. Imaginează-ți cât de diferită ar fi viața ta fără telefon și alte dispozitive inteligente. Multe din substanțele găsite în natură se află într-un telefon. Citește textul de mai jos și completează pe caiet spațiile libere alegând termenul corect scris în paranteză: Carcasa telefonului este confecționată dintr-o substanță ... (organică/anorganică) numită polimer, obținută prin prelucrarea petrolului. Carcasa poate să aibă în alcătuire și aluminiu sau magneziu, care sunt substanțe ... (organice/anorganice). Ecranul de afișare este realizat dintr-o sticlă specială care conține siliciu, aluminiu, sodiu și potasiu, substanțe care aparțin regnului ... (vegetal/mineral). În placa de bază se găsesc: siliciu, cupru, staniu, argint, aur etc. Bateria conține litiu și o varietate de alte materiale anorganice: fier, cobalt, cupru, dar și substanțe organice cum ar fi un polimer numit ... (polietilenă/diamant).
1.1.5. FENOMENE FIZICE ȘI FENOMENE CHIMICE
Explorează!
În jurul nostru se petrec zilnic transformări pe care le observăm mai mult sau mai puțin.
În clasele anterioare ai învățat despre circuitul apei în natură.
Analizează imaginea de mai jos. Vei descoperi transformările de stare de agregare: topire, sublimare, condensare, solidificare, desublimare, vaporizare.
CE ȘTIU?
• Corpurile sunt formate din substanțe.
• O substanță are întotdeauna aceeași compoziție.
• Corpurile pot suferi transformări numite fenomene.
CE VOI AFLA?
• Ce fel de transformări suferă substanțele.
• Cum deosebim fenomenele fizice de fenomenele chimice.
Folosind cunoștințele de la fizică, recunoaște și descrie fiecare transformare din imaginea de mai sus.
Care dintre transformările enumerate se recunosc în circuitul apei în natură?
• Analizează imaginile de mai jos și completează pe caiet tabelul.
Nr. Corp Substanță Transformare 1. 2.
În fiecare dintre cele două transformări notate în tabel, compoziția substanțelor rămâne aceeași.
Fenomenele fizice sunt transformările în urma cărora compoziția substanțelor rămâne neschimbată.
Transformările prezentate în imaginile de mai jos au loc sub acțiunea unor factori de mediu: aer, apă, lumină. Ce au în comun aceste transformări?
2. Arderea lemnului așchii de lemn, clește, spirtieră
Mod de lucru Observații Concluzii
Se pune zahărul în capsulă și se încălzește.
3. Acțiunea oțetului asupra cretei
praf de cretă și oțet, eprubetă, spatulă, pipetă
Se prinde așchia de lemn în cleștele metalic și se ține în flacăra spirtierei.
În eprubetă se introduce cu spatula praf de cretă. Se adaugă cu pipeta 2 mL de oțet
La încălzire ușoară, zahărul se topește. Continuând încălzirea, se obține o substanță solidă neagră.
Prin arderea lemnului, se obține o substanță cenușie și se degajă căldură.
Se observă degajarea unui gaz.
Topirea este un fenomen fizic.
La încălzire avansată, zahărul se transformă în altă substanță.
Prin ardere, lemnul se transformă în altă substanță.
Creta și oțetul s-au transformat în alte substanțe.
În toate experimentele efectuate, se obțin substanțe diferite față de substanțele supuse transformărilor.
Fenomenele chimice sunt transformările care schimbă compoziția substanțelor, în urma lor rezultând noi substanțe. Fenomenele chimice se numesc reacții chimice.
Putrezirea plantelor, fotosinteza, formarea cărbunilor, a petrolului sunt fenomene chimice naturale.
De reținut!
Transformările substanțelor pot fi chimice și fizice.
Transformările care nu modifică compoziția substanțelor sunt fenomene fizice.
Transformările în urma cărora se formează substanțe noi (cu altă compoziție) sunt fenomene chimice.
Aplicații
1. În imaginile A-D, zahărul este supus unor transformări: mărunțire, dizolvare, topire, carbonizare. Care dintre aceste transformări reprezintă fenomene fizice și care sunt fenomene chimice?
2. Citește enunțurile de mai jos și precizează, pentru fiecare caz, tipul fenomenului (fizic/chimic).
a) În prezența luminii, plantele transformă dioxidul de carbon în oxigen.
b) O problemă, la nivel mondial, o reprezintă încălzirea globală care duce la topirea ghețarilor.
c) Toamna, la temperaturi scăzute, picăturile de apă se transformă în cristale (brumă).
d) La introducerea unui ou într-un pahar cu oțet, se observă pe suprafața acestuia formarea unor bule de gaz.
1.1.6. PROPRIETĂȚI FIZICE ȘI PROPRIETĂȚI CHIMICE
Explorează!
Corpurile din jurul nostru sunt alcătuite din diferite substanțe. Cum știm că substanțele sunt diferite?
Observă corpurile din imaginile de mai jos. Cum deosebim cele patru substanțe din care sunt alcătuite?
CE ȘTIU?
• Fenomenele sunt transformări.
• Proprietățile sunt însușiri sau caracteristici.
CE VOI AFLA?
• Cum se pot deosebi substanțele.
• Câte tipuri de proprietăți au substanțele.
Concluzie Substanțele se deosebesc între ele pe baza proprietăților (însușiri sau caracteristici).
Proprietățile pe baza cărora s-au putut recunoaște substanțele din imagini sunt: culoarea, starea de agregare, densitatea.
EXPERIMENT
Activitate experimentală
Identificarea proprietăților fizice ale unor substanțe
Substanțe și ustensile
1. Analiza proprietăților grafitului (mina de creion) mină de creion, apă, pahar Berzelius, baterie de 1,5 V, bec, fire conductoare
2. Verificarea proprietăților fizice ale apei
apă distilată, sare, pahar Berzelius, cilindru gradat, baghetă, pahar Erlenmeyer cu dop prevăzut cu termometru, trepied cu sită, spirtieră
Mod de lucru
Observă mina de creion și notează câteva proprietăți fizice. Introdu mina de creion în apă și agită.
Realizează un circuit electric format dintr-o baterie de 1,5 V, un bec, fire conductoare și mina de creion.
Observă starea de agregare a apei, culoarea și mirosul.
Verifică proprietatea apei de a dizolva sarea de bucătărie. Pune 100 mL apă în paharul Erlenmeyer. Acoperă gura paharului cu dopul prevăzut cu termometru. Pune paharul pe sită și încălzește apa la flacăra spirtierei. Citește temperatura la interval de 2 minute.
Lasă apa să se răcească și notează ce caracteristici din cele enumerate la începutul experimentului, s-au modificat?
Observații
Mina de creion este solidă, neagră, opacă, unsuroasă la pipăit și lasă urme pe hârtie. Grafitul este insolubil în apă. Becul se aprinde când în circuit se află mina de creion.
Apa este lichidă, incoloră și inodoră.
Sarea se dizolvă în apa din pahar.
În interiorul paharului
Erlenmeyer, temperatura
crește și după câteva minute, apa începe să fiarbă. În timpul fierberii, temperatura rămâne constantă.
Vaporii de apă se condensează pe pereții laterali ai paharului.
CONCLUZIE În urma transformărilor efectuate, grafitul și apa nu și-au modificat proprietățile, deci nu și-au schimbat compoziția.
Starea de agregare, culoarea, mirosul, proprietatea de a se dizolva sunt proprietăți fizice.
Aluminiu
Apă și ulei
Cupru
Proprietățile fizice se referă la însușiri ale substanțelor și la transformările acestora care au loc fără modificarea compoziției.
Generalizând, vei descoperi că toate proprietățile fizice ale substanțelor se pot clasifica în proprietăți obser vabile (care se determină cu ajutorul organelor de simț) și măsurabile (care se măsoară cu instrumente/aparate), după cum poți observa în schema de mai jos:
aspect
culoare
stare de agregare
gust miros
OBSERVABILE
Temperatura de fierbere (t.f.) = temperatura la care o substanță trece din stare lichidă în stare gazoasă
Proprietăți fizice
Temperatura de topire (t.t.) = temperatura la care o substanță trece din stare solidă în stare lichidă
MĂSURABILE
Densitatea ρ = m/V
Solubilitatea = proprietatea unei substanțe de a se dizolva într-o altă substanță
Proprietățile fizice măsurabile sunt constante caracteristice fiecărei substanțe pure.
Pentru a descoperi și alte tipuri de proprietăți, caută exemple din jurul tău și răspunde la următoarele întrebări:
• Ce se întâmplă când punem peste praful de copt zeamă de lămâie sau oțet?
• Cum explici că țevile se desfundă ușor cu bicarbonat de sodiu (praf de copt) și oțet?
EXPERIMENT
Substanțe și ustensile
Identificarea unor proprietăți chimice ale unor substanțe
Mod de lucru Observații panglică de magneziu, spirtieră, clește de fier, chibrit
Panglica de magneziu se prinde în clește și se ține în flacără. Nu privi direct în flacără!
magneziu, oțet, pipetă, eprubetă
cui de fier, piatră vânătă, apă, spatulă, baghetă de sticlă, cristalizor
Într-o eprubetă se introduce magneziu, peste care se adaugă cu pipeta 3 mL de oțet.
Cu spatula, se introduc câteva cristale de piatră vânătă într-un cristalizor, se adaugă apă și se agită. În amestec, se introduce un cui din fier.
Magneziul arde cu flacără orbitoare. Se formează o substanță albă, sfărâmicioasă.
Magneziul se transformă în contact cu oțetul, rezultând un gaz și un amestec lichid.
Cuiul de fier se acoperă cu un strat roșiatic, iar soluția își schimbă culoarea de la albastru la verde deschis.
CONCLUZIE În fenomenele analizate, substanțele inițiale s-au transformat în alte substanțe.
Proprietățile chimice se referă la transformări care schimbă compoziția substanțelor.
Exemple de proprietăți chimice:
√ proprietatea fierului de a rugini;
√ proprietatea cuprului de a cocli;
√ proprietatea glucozei din must de a fermenta;
De reținut!
Proprietățile substanțelor pot fi fizice și chimice.
Proprietățile fizice sunt observabile și măsurabile.
√ proprietatea vinului de a se oțeti;
√ proprietatea laptelui de a se acri;
√ proprietatea de ardere a gazului metan.
Proprietățile chimice ale substanțelor conduc la formarea de substanțe noi.
Aplicații
1. Alege un corp format dintr-o substanță și indică o proprietate fizică și o proprietate chimică.
2. Identifică în enunțurile de mai jos proprietățile fizice și proprietățile chimice: a) Piatra vânătă are culoare albastră. c) Esențele au miros plăcut. b) Cărbunele arde. d) Lemnul putrezește dacă stă în apă.
CE ȘTIU?
• O substanță are proprietăți constante.
CE VOI AFLA?
• Cum diferențiem o substanță pură de un amestec.
• Ce tipuri de amestecuri întâlnim în viața de zi cu zi.
EXPERIMENT
Substanțe și ustensile:
monede de 50 de bani, țeavă/fire de cupru, cuie din fier, apă, cilindri gradați de diferite dimensiuni, balanță.
1.2. SUBSTANȚE. AMESTECURI DE SUBSTANȚE
1.2.1. SUBSTANȚE PURE
Ai aflat în lecțiile anterioare că substanțele au proprietăți prin care se deosebesc unele de altele.
Proprietățile fizice pot fi observabile și măsurabile. Proprietățile fizice măsurabile sunt constante fizice caracteristice fiecărei substanțe.
Concluzie o substanță pură are proprietăți fizice constante. Cum diferențiem o substanță pură de un amestec?
Corpurile sunt formate dintr-o singură substanță?
Mod de lucru:
1. Cântărește, pe rând, fiecare corp și notează masa m (g).
2. Pune apă într-un cilindru gradat și măsoară volumul inițial Vi (cm3).
3. Introdu corpurile pe rând și notează volumul final Vf (cm3).
4. Calculează volumul fiecărui corp Vc (cm3) prin diferența (Vf – Vi).
5. Calculează densitatea fiecărui corp cu relația ρ = m V .
6. Completează tabelul de date, apoi compară valorile densităților obținute de tine cu cele din Anexa de la sfârșitul manualului.
Ce observi ?
Tabel de date experimentale:
Corp m (g) Vi (cm3) Vf (cm3) Vc (cm3) ρ ( g cm3 )
Monede de 50 de bani Țeavă/Fire de cupru
Cuie din fier
Observații:
Densitatea monedelor de 50 de bani este ..., apropiată/egală cu densitatea ..., densitatea țevii de cupru este ..., apropiată/egală cu densitatea ..., iar a cuielor din fier apropiată/egală cu densitatea ... .
CONCLUZIE Valorile densităților celor trei corpuri sunt diferite de densitățile substanțelor fier și cupru din anexă. Corpurile studiate nu sunt alcătuite dintr-o singură substanță.
Orice substanță pură:
• are constante fizice specifice;
• nu își modifică compoziția dacă este supusă unor fenomene fizice.
Substanța pură este substanța care își păstrează compoziția în urma unor fenomene fizice și este caracterizată de constante fizice.
Activitate individuală
Folosind Anexa de la sfârșitul manualului, caută valorile constantelor fizice pentru substanțele/amestecurile: fier, apă, cupru, sare de bucătărie și completează rubricile din tabelul de mai jos.
Constanta fizică
Substanța
Temperatura de topire (°C)
Temperatura de fierbere (°C)
EXPERIMENT Sarea grunjoasă de bucătărie este o substanță pură?
Substanțe și ustensile:
sare grunjoasă de bucătărie, sare fină de bucătărie, apă, 2 pahare Berzelius, spatulă.
Mod de lucru:
Pune într-un pahar Berzelius sare grunjoasă de bucătărie (A), iar în alt pahar, aceeași cantitate de sare din laborator (B).
Toarnă apă și amestecă cu bagheta. Lasă paharele câteva minute pentru decantare.
Observații:
Densitatea ρ (g/cm3)
Sarea grunjoasă de bucătărie s-a dizolvat în apă și în pahar se observă diferite particule solide, insolubile în apă cu densitatea mai mică, aproximativ egală sau mai mare decât a apei.
Sarea fină de bucătărie se dizolvă în apă și nu se observă prezența altor particule.
CONCLUZIE Sarea grunjoasă de bucătărie este impură (conține impurități).
Pentru a exprima cât de „curată” este o substanță se folosește termenul de puritate.
Puritatea reprezintă masa (g) de substanță pură care se găsește în 100 g de substanță impură.
p 100 = msubstanță pură msubstanță impură , unde: p – puritatea, msubstanță impură = msubstanță pură + mimpurități
PROBLEMĂ REZOLVATĂ
Dintr-o mină, se extrag 2000 kg de cărbune de puritate 90%. Să se calculeze masa de carbon pur aflată în zăcământul de cărbune.
Rezolvare:
100 kg cărbune .......................... 90 kg carbon
2000 kg · 90 kg
2000 kg cărbune ....................... x x = = 1800 kg carbon
100 kg
Aplică ce ai învățat
1. Din 500 kg sare de bucătărie impură, se obțin 300 kg de sare de bucătărie pură. Calculați puritatea zăcământului și procentul impurităților.
2. Piatra de var (carbonatul de calciu) este folosită la obținerea varului nestins (oxid de calciu) utilizat în construcții. Dintr-o vărărie, s-a extras o masă de piatră de var cu puritatea 80%, din care s-au obținut 1300 kg de carbonat de calciu pur. Află masa de piatră de var impură extrasă, precum și masa impurităților.
3. 7 g amestec de fier și sulf conține 5% impurități. Știind că masa fierului este jumătate din masa sulfului, calculează masa impurităților, precum și masele celor două componente.
1.2.2. AMESTECURI DE SUBSTANȚE
Zilnic, folosești amestecuri sub diferite forme. Acestea se găsesc în: diferite preparate culinare, pastă de dinți, detergenți, produse cosmetice, medicamente etc.
Ai aflat că o substanță pură are proprietăți specifice. Își păstrează substanțele proprietățile în amestecuri?
EXPERIMENT
Substanțe și ustensile:
Studiul amestecului de fier și sulf
pilitură de fier, sulf, capsulă, magnet, lingură de ars, spatulă, spirtieră
Mod de lucru:
Urmărește imaginile
Amestecă 2 g sulf și 3,5 g fier într-o capsulă. Împarte amestecul în două părți.
Apropie magnetul de o parte a amestecului.
Observație: Fierul din amestec este atras de către magnet, deci își păstrează proprietățile. 1
Încălzește în lingura de ars cealaltă parte din amestec.
CONCLUZII:
Apropie magnetul de conținutul aflat în lingura de ars.
• Amestecurile se obțin în urma unor operații fizice.
Observație: În urma încălzirii amestecului din lingura de ars, se obține o nouă substanță, de culoare neagră, pe care magnetul nu o atrage.
• În amestecul de fier și sulf substanțele își păstrează proprietățile și se pot separa.
• Prin încălzire, fierul și sulful din amestec suferă un fenomen chimic, în urma căruia rezultă o nouă substanță cu alte proprietăți.
EXPERIMENT
Substanțe și ustensile:
unt, capsulă, spatulă, trepied cu sită, spirtieră, stativ cu clemă și termometru
CONCLUZII:
Determinarea temperaturii de topire a untului
Mod de lucru:
Pune untul în capsula așezată pe sită. Introdu în unt termometrul prins cu clema de stativ. Încălzește capsula la flacăra spirtierei. (Urmărește gradația termometrului.)
Observație: Pe durata topirii untului, temperatura variază.
• Untul nu are temperatură de topire fixă (se topește într-un interval de temperatură).
• Untul nu este o substanță pură, ci un amestec de substanțe.
Amestecul este rezultatul punerii în comun a două sau mai multe substanțe între care nu au loc fenomene chimice.
Prepară în laborator amestecurile indicate în imaginile de mai jos. Observă și compară caracteristicile acestora.
Corelează informațiile din imagine cu exemplele alăturate și stabilește care dintre amestecuri sunt omogene și care sunt eterogene.
piatră vânătă
Amestec omogen (nu se deosebesc componenții)
Amestecurile omogene au aceeași compoziție și aceleași proprietăți în toată masa lor.
De reținut!
Exemple de amestecuri:
√ solul
√ apa cu gheață
Amestec eterogen (se disting componenții)
√ băuturile răcoritoare
√ apa cu ulei
√ oțetul
√ apa de râu
√ spirtul medicinal
√ saramura
√ aluatul
√ apa cu zahăr
√ apa cu sodă caustică
√ aerul curat
Amestecurile eterogene nu au aceeași compoziție și aceleași proprietăți în toată masa lor.
Substanța pură este caracterizată de constante fizice și își păstrează compoziția în urma unor fenomene fizice.
Puritatea reprezintă masa de substanță pură care se găsește în 100 g (sau în 100 kg) de substanță impură.
Prin punerea în comun a două sau mai multe substanțe între care nu au loc fenomene chimice, se obține un amestec. Componenții dintr-un amestec se pot separa. Amestecurile pot fi omogene și eterogene.
apă
nisip
Aplicații
1. Citește cu atenție fiecare enunț de mai jos. Dacă apreciezi că enunțul este adevărat, notează pe caiet litera A.
Dacă apreciezi că enunțul este fals, notează litera F.
a) Apa minerală este o substanță pură. (A/F)
b) Saramura este un amestec eterogen. (A/F)
c) Alcoolul și apa formează un amestec omogen lichid. (A/F)
d) Uleiul are densitate mai mică decât apa. (A/F)
e) Aerul conține componente aflate în aceeași stare de agregare. (A/F)
f) Apa și praful de cretă formează un amestec omogen. (A/F)
2. Identifică și scrie pe caiet tipul fiecărui amestec din imaginile a, b și c.
3. Citește rețeta de mai jos și vei afla cum se poate obține un amestec folosit la conservarea castraveților.
Se prepară un amestec format din: 2,5 litri apă; 0,5 litri oțet; 3 linguri sare; 6 linguri zahăr; condimente (boabe de piper; boabe de muștar, foi de dafin). Amestecul format se încălzește și se toarnă fierbinte peste castraveții așezați în borcane.
Răspunde la următoarele cerințe.
a) Precizează tipul amestecului obținut.
b) Specifică, pentru fiecare componentă a amestecului, câte două proprietăți fizice.
4. Un amestec de condimente pentru legume conține: sare, păstârnac, usturoi, piper, ceapă, rozmarin. Știind că amestecul conține 49% sare, calculează masa de sare din 80 g condiment.
5. Identifică amestecurile menționate în textul următor:
„Umblând grăbită, bătrânica ștersese masa c-un mănunchi de mentă strâns din grădină, iară pe masă adusese măsline puse-n saramură, cicoare, napi, brânză de vaci, și ouă coapte-n spuza caldă. Și-ntr-un vas larg pusese vinul, destul de vechi și aromat, în fața fiecărui zeu era câte o cană mică din lemn de fag, și smălțuită cu ceară albă de albine. După gustare a-mpărțit fiertura caldă de legume.”
(Alexandru Mitru, Filemon și Baucis, din Legendele Olimpului, vol. Zeii)
6. Identifică tipul fiecărui amestec și precizează care sunt componenții: Amestec
spirt medicinal saramură
ceață
tinctură de iod dressing pentru salată
Tipul amestecului Componenții amestecului
1.2.3. METODE DE SEPARARE A AMESTECURILOR
Deseori, în bucătărie, facem operații care reprezintă separări de diferite componente: cafeaua de zaț, fasolea de apă, orezul de apă etc. Componentele unui amestec au proprietăți diferite (stare de agregare, solubilitate, temperatură de fierbere, densitate). În funcție de aceste proprietăți, se aleg metodele de separare.
1.2.3.1. METODE DE SEPARARE A AMESTECURILOR OMOGENE
Sucurile, apa cu sare, ceaiul, cafeaua, siropul, aerul sunt doar câteva exemple de amestecuri omogene.
Cele mai utilizate metode de separare pentru amestecurile omogene sunt cristalizarea și distilarea.
CRISTALIZAREA
Analizează imaginea alăturată și răspunde la următoarele întrebări:
• Ce substanțe observi în imagine?
• Care este starea de agregare a substanțelor din imagine?
• Cum s-au separat componentele amestecului?
Sarea se separă din apa lacului sărat, sub formă de cristale. Fenomenul are loc sub influența razelor solare.
CE ȘTIU?
• Amestecurile pot fi omogene sau eterogene în funcție de proprietățile substanțelor componente.
• Într-un amestec substanțele își păstrează proprietățile.
CE VOI AFLA?
• Ce metode folosesc pentru separarea componentelor dintr-un amestec.
• Ce importanță practică au aceste metode de separare.
Lac sărat
EXPERIMENT Cum putem separa componentele unui amestec omogen solid-lichid?
Într-un pahar Berzelius, prepară un amestec omogen din apă și cristale de piatră vânătă. Pune o parte din amestecul format într-o capsulă, pe care o așezi pe sita de pe trepied. Încălzește capsula cu soluție la flacăra unei spirtiere.
Piatra vânătă se dizolvă în apă și formează un amestec omogen. Prin fierbere, apa se vaporizează, iar substanța solidă rămâne în capsulă sub formă de cristale.
CONCLUZIE Dintr-un amestec omogen solid-lichid, substanța solidă se separă prin vaporizarea lichidului.
Cristalizarea este metoda de separare a unei componente solide, sub formă de cristale, dintr-un amestec omogen lichid-solid, prin evaporarea componentei lichide.
Cristalul este un corp solid, cu formă de poliedru (are fețe, muchii și colțuri), așa cum se observă în imaginea alăturată.
Extragerea sării din apa de mare
DISTILAREA
Importanța practică a cristalizării este ilustrată în imaginile alăturate
Extragerea zahărului din trestia de zahăr
Sunt situații în care este necesară separarea a două substanțe lichide aflate în amestec omogen.
De la matematică, știi că pentru a grupa/separa elementele unei mulțimi trebuie să alegi un criteriu.
Dacă ai un amestec de apă și alcool, criteriul ar trebui să fie o proprietate fizică măsurabilă. Consultă
Anexa și identifică proprietatea pe baza căreia ai putea separa apa de alcool.
Realizarea separării necesită o instalație specială, de tipul celei prezentate în figura de mai jos:
Termometru
Balon cu amestec omogen lichid
Sursă de căldură
Refrigerent apă apă rece
Vas de colectare a distilatului
În balon există un amestec de apă și alcool. Prin încălzire, temperatura va crește până ajunge la 78 °C. Aceasta este temperatura de fierbere a alcoolului.
Temperatura rămâne constantă pe toată durata fierberii alcoolului. Vaporii de alcool urcă și, prin tubul lateral al balonului, ajung în refrigerent. În refrigerent, vaporii condensează, și lichidul format curge în vasul de colectare.
Când temperatura începe să crească, depășind 78 °C, alcoolul s-a separat și se oprește încălzirea.
Distilarea constă în separarea componentelor lichide dintr-un amestec omogen, pe baza punctelor lor de fierbere diferite.
În timpul distilării, au loc două fenomene fizice: vaporizare urmată de condensare. Distilarea se utilizează pentru amestecurile la care punctele de fierbere ale substanțelor nu sunt apropiate.
Prin distilare, se recuperează ambele componente.
Obținerea apei distilate (apa pură) utilizată în laboratoare, industrie, farmacie
Importanța practică a distilării este ilustrată în imaginile alăturate
Obținerea băuturilor alcoolice (alambic)
De reținut! Dicționar
Componentele unui amestec omogen:
– solid-lichid se pot separa prin cristalizare; – lichid-lichid se pot separa prin distilare.
Pentru curioși
√ Produsele petroliere se obțin din petrol prin distilare fracționată. Motorina, benzina, gazolina (amestecuri de substanțe) se obțin din petrol, în rafinării, prin procese de distilare.
240
păcură Instalație de rafinare a petrolului
Aplică ce ai învățat
• Rafinare – separarea componentelor petrolului cu obținerea de produse utile (benzină, motorină etc.).
√ Lazăr Edeleanu (1862-1941) a fost un chimist român, cunoscut la nivel mondial pentru cercetările legate de procesul de rafinare a petrolului. Procedeul Edeleanu folosește dioxidul de sulf ca solvent selectiv pentru separarea unor clase de hidrocarburi (substanțe organice), pe baza solubilităților diferite ale acestora în dioxidul de sulf lichid. În prezent, dioxidul de sulf a fost înlocuit, în acest proces, cu alți solvenți selectivi organici.
1. Graficul de mai jos reprezintă variația temperaturii la fierberea unui amestec omogen de două substanțe lichide (1) și (2). Analizează graficul, consultă Anexa de la sfârșitul manualului, identifică substanțele (1) și (2) și completează tabelul de mai jos.
Temperatura (°C)
Denumire substanță 1
Stare de agregare substanță 1
Stare de agregare substanță 2 20 78 lichid 100 – –
Denumire substanță 2
2. Maria s-a întors din vacanță cu o sticlă cu apă de mare și vrea să demonstreze, în laboratorul școlii, că apa de mare este un amestec. Cum crezi că ar trebui să procedeze Maria? Întocmește un referat de investigație științifică, de maximum o pagină, care să cuprindă: ipoteza, ustensile și materiale necesare, mod de lucru, analiza rezultatelor obținute, formularea concluziilor, validarea ipotezei.
1.2.3.2. METODE DE SEPARARE A AMESTECURILOR ETEROGENE
Observă și compară, în imaginile de mai jos, stările de agregare, solubilitățile și densitățile componentelor amestecurilor.
Concluzie Amestecurile sunt eterogene. Fiecare amestec conține o componentă solidă, insolubilă în lichidul în care se află. Componentele au densități diferite.
Ca metode de separare a componentelor din amestecurile eterogene, vei învăța decantarea și filtrarea. Alegerea metodei se face în funcție de densitățile componentelor.
DECANTAREA
EXPERIMENT Cum poți separa componentele unui amestec eterogen?
Substanțe și ustensile:
apă, ulei, nisip, spatulă, pahare Berzelius, cilindru gradat, baghetă, pâlnie de separare
Mod de lucru:
1. Într-un pahar Berzelius, pune două spatule cu nisip, peste care toarnă 50 mL de apă și 50 mL de ulei.
2. Separă cu ajutorul unei baghete amestecul lichid într-o pâlnie de separare, având robinetul închis.
3. Deschide robinetul pâlniei de separare, astfel încât să permiți scurgerea apei într-un alt pahar Berzelius.
Observații:
Amestecul de nisip, apă și ulei este eterogen. Componentele sunt insolubile unele în altele și au densități diferite.
Nisipul rămâne în pahar, iar lichidele sunt transferate în pâlnia de separare.
CONCLUZIE Componentele amestecului au fost separate pe baza diferențelor dintre densitățile acestora.
Decantarea este metoda de separare a componentelor unui amestec eterogen, solid-lichid sau lichid-lichid, pe baza diferenței dintre densitățile acestora.
Importanța practică a decantării
Bazine decantoare de apă
FILTRAREA
Observă imaginea și răspunde la întrebări:
• La ce crezi că se folosește cana din imagine?
• Ce calități are apa din pahar?
Decantorul este un bazin destinat îmbunătățirii calității apei, prin reținerea corpurilor de dimensiuni foarte mici și în suspensie (nisipuri foarte fine, nămoluri, suspensii diferite de origine minerală sau organică). În decantor, apa circulă cu viteză foarte mică, favorizând depunerea corpurilor solide. Decantorul este folosit atât pentru limpezire, cât și într-o etapă a epurării apelor uzate.
Dicționar
• Suspensie – amestec în care particulele solide sunt împrăștiate într-un lichid, fără a fi dizolvate în acesta. Exemplu: laptele.
• Lichide miscibile – substanțe care formează un amestec omogen.
Concluzie Cana are rol de filtru și reține impuritățile solide din apă.
Apa din pahar are calități îmbunătățite, obținute prin filtrare.
EXPERIMENT
Substanțe și ustensile:
cărbune pulbere, apă, pâlnie de filtrare, hârtie de filtru, stativ universal cu clemă, pahar Berzelius, baghetă, spatulă, cilindru gradat, pahar Erlenmeyer.
Cum se separă componentele unui amestec eterogen dacă acestea au densități cu valori apropiate?
Mod de lucru:
Pune 100 mL de apă într-un pahar Berzelius și adaugă un vârf de spatulă cu pulbere de cărbune. Fixează hârtia de filtru pe o pâlnie. Așază pâlnia pe un inel metalic, prins cu o clemă de un stativ, astfel încât lichidul să se scurgă într-un pahar Erlenmeyer curat aflat sub pâlnie. Toarnă amestecul în pâlnie, puțin câte puțin, cu ajutorul baghetei.
Observații:
Amestecul de apă și pulbere de cărbune este eterogen.
Cărbunele este insolubil în apă.
Hârtia de filtru reține cărbunele, iar apa se colectează în paharul Berzelius.
CONCLUZIE Componentele amestecului eterogen cu densități apropiate, au fost separate cu ajutorul unui material filtrant.
Filtrarea este metoda de separare a unei substanțe solide dintr-un amestec eterogen solid-lichid, cu ajutorul unui material filtrant.
Importanța practică a filtrării este ilustrată in imaginile de mai jos.
Filtru de apă Filtru pentru aer (automobile) Filtru de ulei (automobile) Filtru de cafea
De reținut!
Componentele unui amestec eterogen se pot separa prin: – decantare, dacă diferența dintre densitățile componentelor este mare; – filtrare, dacă densitățile componentelor sunt apropiate. Alegerea metodei de separare se face în funcție de proprietățile componentelor amestecului (densitate).
Aplicații
1. Completează pe caiet spațiile libere, din textul de mai jos, cu forma corectă a termenilor din paranteză.
a) Separarea a două lichide ... (miscibile/nemiscibile), cu ajutorul pâlniei de separare se numește ... (decantare/filtrare).
b) Zahărul se obține prin ... (cristalizare/distilare), din sucul extras din sfecla de zahăr.
c) Alcoolul etilic și apa sunt două lichide ... (miscibile/nemiscibile), cu temperaturi de fierbere ... (identice/ diferite) care se pot separa prin ... (distilare/decantare).
d) Metoda de separare folosită pentru amestecurile ... (omogene/eterogene), realizată cu ajutorul unui material filtrant este ... (decantarea/filtrarea).
2. Din amestecurile de mai jos, alege-l pe cel care se poate separa utilizând ustensilele din imaginea alăturată:
a) sare și apă; c) apă și oxigen; b) piper măcinat și apă; d) apă și benzină.
3. Alege, dintre variantele următoare, varianta corectă pentru a separa componentele amestecului format din apă, marmură pisată și bucăți de plută: a) cristalizare, decantare; c) filtrare, cristalizare; b) cristalizare, distilare; d) decantare, filtrare.
4. Mama vrea să prepare rapid brânză de casă. Ea pune la încălzit un litru de lapte de vacă. Când laptele este fierbinte, dar nu clocotit, adaugă 8 comprimate mojarate de calciu lactic. Îl lasă în repaus până se formează un amestec eterogen de brânză și zer. Cum separă mama brânza de zer?
lichid curat (filtrat)
amestec solid și lichid particule filtrate
5. Propune o schemă de separare a componentelor din amestecurile următoare: a) apă, piatră vânătă, praf de cretă; b) zahăr, ulei.
6. Se amestecă 120 g de sare grunjoasă cu apă. Rezultă un amestec eterogen care se filtrează. Știind că pe hârtia de filtru rămân 20 g substanțe insolubile în apă, determină puritatea sării grunjoase. Explică cum se realizează filtrarea. Indică trei ustensile de laborator necesare pentru a efectua această operație de separare.
7. Activitate de grup: Cum puteți separa piatra vânătă de sulf?
Un elev a amestecat din neatenție, piatra vânătă din capsulă cu sulful aflat pe sticla de ceas. Realizați în laborator, pe grupe de elevi, separarea celor două substanțe din amestec. Formulați o ipoteză ca răspuns la întrebarea-problemă, apoi indicați ustensilele și substanțele necesare, modul de lucru, observațiile voastre, arătând proprietățile fizice ale amestecului, ale substanțelor componente înainte și după separare. Faceți referire la validarea/invalidarea ipotezei și stabiliți concluziile. Scrieți în caiet toate etapele acestui experiment sub forma unei fișe experimentale.
La final, citiți următoarea listă de verificare și răspundeți cu Da/Nu, după cum se potrivește.
• Am urmat etapele de lucru specificate în text. Da/Nu
• Am cerut ajutor când am avut nevoie. Da/Nu
• Am colaborat cu ceilalți colegi. Da/Nu
• Am finalizat activitatea. Da/Nu
• Am lăsat ordine la masa de lucru. Da/Nu
8. Realizează pe caiet schema de separare a componentelor amestecului format din: apă, ulei, sare de bucătărie și nisip. Completează spațiile punctate, urmărind codul de culori dat:
– componentele amestecului intermediar;
– metodele de separare;
– substanțele rezultate din schema de separare.
Se acordă 1p din oficiu.
TEST DE EVALUARE
Copiază enunțurile pe caiet și rezolvă.
I Completează spațiile punctate cu termenii corecți:
a) Materia cu compoziție … și caracteristici constante se numește … .
b) Transformările care nu modifică compoziția substanțelor sunt fenomene … .
c) Proprietatea sulfului de a arde este o proprietate … .
d) Prin punerea în comun a două sau mai multe … între care nu au loc … se obține un amestec.
e) Componentele unui amestec omogen se pot separa prin … sau prin … . (1p)
II Citește cu atenție fiecare enunț de mai jos. Dacă apreciezi că enunțul este adevărat, încercuiește litera A.
Dacă apreciezi că enunțul este fals, încercuiește litera F.
a) Amestecul format din apă și gheață este un amestec omogen. A/F
b) Ruginirea fierului este un fenomen fizic. A/F
c) Sarea de bucătărie albă, rafinată are puritatea 99%. În 200 g de sare se găsesc 2 g de impurități. A/F
d) Refrigerentul se folosește pentru a separa un amestec de apă și ulei. A/F
e) Capsula se folosește pentru a separa componentele amestecului format din apă și zahăr. A/F (2p)
III Asociază afirmația din coloana A cu fenomenul/proprietatea din coloana B. A
1. Iodul este solubil în alcool.
2. Apa minerală este un amestec omogen.
3. Hidrogenul are proprietatea de a arde.
4. Vara, șinele de cale ferată se dilată.
5. În aer umed fierul ruginește. B
___ a. Fenomen fizic
___ b. Proprietate chimică
___ c. Fenomen chimic ___ d. Proprietate fizică (1p)
IV Sarea de Himalaya se remarcă prin proprietățile pe care le are. Se numește astfel deoarece se extrage din mina Khewra, din Pakistan, localizată la poalele Munților Himalaya. Sarea de Himalaya are în compoziția sa clorură de sodiu și alte minerale, printre care: magneziu, calciu, fier și potasiu. Calculează masa de clorură de sodiu conținută în 5 g sare de Himalaya, dacă puritatea ei este de 87%. (2p)
V Un amestec este format din saramură, praf de cretă și alcool etilic.
a) Realizează schema de separare a componentelor și justifică metodele folosite.
b) Identifică ustensilele de laborator necesare separării componentelor amestecului.
c) Calculează puritatea cretei, știind că în 50 g de praf de cretă se găsesc 8,5 g de impurități. (2p)
VI Tabelul de mai jos prezintă câteva proprietăți ale substanțelor pure, X, Y, Z, T, dintre care două sunt solide.
Care afirmație despre substanțele X și Y este cel mai probabil să fie corectă?
a) Substanța X este fierul, iar substanța Y este oxigenul.
b) Substanța X este oxigenul, iar substanța Y este fierul.
c) Substanța X este cuprul, iar substanța Y este apa.
d) Substanța X este apa, iar substanța Y este cuprul. (1p)
DE SUBSTANȚE ÎN NATURĂ
AMESTECURI DE SUBSTANȚE ÎN
NATURĂ
Atunci când vei termina studiul acestei unități, evaluează activitatea pe care ai desfășurat-o și modul în care te-ai simțit parcurgând aceste lecții.
Solul
Aerul
Apa
Soluții apoase
În fiecare bulgăre de pământ sunt miliarde de mici viețuitoare care nu pot trăi fără aer și apă. Aerul și apa reprezintă esența vieții. Vei afla că apa este cel mai utilizat solvent folosit la preparea soluțiilor. Vei invăța să identifici componenții unei soluții și să prepari soluții de anumite concentrații.
Competențe specifice:
CE ȘTIU?
• Învelișul solid al Pământului se numește litosferă. Stratul superior al litosferei pe care cresc plantele se numește sol.
• În natură, majoritatea substanțelor se găsesc sub formă de amestecuri.
CE VOI AFLA?
• Care sunt tipurile de sol.
• Ce compoziție au solurile.
Compoziția solului
2.1. SOLUL – AMESTEC ETEROGEN
Solul este stratul situat la suprafața scoarței terestre.
atmosferă hidrosferă litosferă
Solul – partea superioară a litosferei – este un amestec eterogen format din materie organică și minerală.
Solul are o compoziție chimică variată și cuprinde aproape toate substanțele chimice (anorganice și organice) naturale cunoscute. Solul este stratificat. Partea superioară a solului este importantă pentru viață.
vegetație
stratul superior caracterizat prin activitate biologică
roci primare dezagregate subsol
strat de rocă
1 apă rădăcină particule cu sol spații cu aer
Structura solului
2
sol saturat cu apă drenarea apei subterane
Structura stratului superior al solului
Pentru a descoperi principalele tipuri de sol, observă și analizează imaginile:
SOL NISIPOS
• conține particule mari de nisip;
• este aerat și drenat (apa pătrunde ușor prin el).
SOL ARGILOS
• arată ca un nisip maroniu;
• când este uscat, formează bulgări;
• este bogat în substanțe minerale nutritive (roditor).
SOL CALCAROS
• are aspect albicios;
• conține o cantitate mare de pietre;
• este predispus la uscare;
• blochează pătrunderea magneziului și a fierului.
Solul conține o serie de elemente provenite din materie organică (azot, fosfor etc.).
În imaginile de mai jos, sunt prezentate câteva utilizări ale solului, în funcție de caracteristicile acestuia.
Sol nisipos – fabricarea sticlei
Sol argilos – fabricarea vaselor de ceramică
Compoziția solului influențează dezvoltarea plantelor.
Sol calcaros – obținerea varului
Pentru dezvoltarea normală a plantelor, solul trebuie să conțină cantități corespunzătoare de azot, fosfor, potasiu, calciu, magneziu, zinc etc., elemente chimice despre care vei învăța în lecțiile următoare. Existența lor în sol contribuie la creșterea plantelor. Fertilitatea solului depinde de calitatea și de cantitatea humusului din el. Calitatea humusului determină starea generală a plantelor și calitatea recoltei.
Pentru a asigura solurilor substanțele nutritive necesare, se folosesc îngrășăminte naturale (mraniță – gunoi de grajd putrezit, compost – amestec de resturi de plante putrezite, cenușă etc.) sau îngrășăminte chimice (azotați și fosfați).
Atenție! Folosirea excesivă a îngrășămintelor chimice nu este benefică pentru sol și organisme.
Investigație
Ce tip de sol avem în grădină?
Solurile sunt formate din particule de diferite forme și dimensiuni. În porii solului se găsesc apă și oxigen. Un sol bine aerat este benefic pentru cultivarea plantelor.
Formulați o ipoteză cu privire la tipul solului din grădină.
Materiale necesare: patru pahare Berzelius, cu volumul de cel puțin 200 cm3, un cilindru gradat, apă, probe de sol nisipos, argilos, calcaros și unul din grădină.
Mod de lucru: Puneți probe de sol în cele patru pahare Berzelius până în dreptul diviziunii de 200 cm3 și notați volumul cu Vprobă. Turnați apă peste probele de sol din fiecare pahar Berzelius, până se acoperă conținutul și notați volumul de apă adăugat (Vapă).
Calculați porozitatea și înregistrați datele într-un tabel asemănător celui de mai jos:
Comparați porozitatea solurilor. Scrieți o concluzie privind tipul solului din grădină, făcând referire și la ipoteza formulată.
Criterii de evaluare ale investigației:
• Identificarea strategiei de lucru. • Formularea și testarea ipotezei.
• Colectarea și organizarea datelor. • Prezentarea unui raport privind rezultatele investigației.
CE ȘTIU?
• Atmosfera, învelișul gazos al Pământului, este formată din aer. Aerul este un amestec omogen de substanțe gazoase.
CE VOI AFLA?
• Ce compoziție are aerul.
• Care sunt principalele proprietăți ale aerului.
• Ce este aerul poluat.
Pentru curioși
√ În procentul de 1%, din compoziția volumetrică a aerului, intră:
– gaze rare: argon, neon, heliu; – dioxid de carbon; – metan, hidrogen; – vapori de apă.
2.2. AERUL – AMESTEC OMOGEN
Învelișul gazos al Pământului se numește atmosferă. Ce importanță are atmosfera pentru Planeta noastră?
Ce substanțe se găsesc în atmosferă?
Compoziția aerului
De ce este cerul albastru? Ce observi?
Oamenii văd cerul albastru din cauza substanțelor gazoase din atmosferă, cum ar fi oxigenul și azotul. Lumina Soarelui este albă. Lumina albă este formată din mai multe culori: roșu, orange, galben, verde, albastru, indigo, violet (acronim ROGVAIV). Oxigenul și azotul reflectă culoarea albastră, motiv pentru care ochii noștri percep cerul albastru.
Observă diagrama de mai jos și descoperă compoziția aerului. Oxigen 21%
Atmosfera terestră
Aerul este un amestec omogen de substanțe gazoase: oxigen (21%), azot (78%) și 1% alte substanțe gazoase. Oxigenul este substanța care întreține viața.
Compoziția aerului nu variază cu altitudinea. Cu cât urcăm mai sus pe munte, cu atât aerul devine mai rarefiat.
Astfel, la 3000 m altitudine, densitatea aerului scade la aproximativ 30% din cea de la nivelul mării (ρ = 1 kg/m3).
EXPERIMENT
Substanțe și ustensile: cilindru gradat, cristalizor, lumânare, chibrit, apă, acuarele
Rolul aerului în ardere
Mod de lucru:
1. Fixează o lumânare în vas și adaugă apă colorată (folosind acuarele pe bază de apă).
2. Aprinde lumânarea și pune deasupra ei cilindrul (vezi imaginea). Observă fenomenul. De ce se stinge flacăra după un timp?
Observații: Lumânarea arde și, după câteva secunde, se stinge. Pe pereții interiori ai cilindrului, se formează picături fine dintr-un lichid incolor. Nivelul apei din cristalizor scade, dar crește în interiorul cilindrului.
CONCLUZIE Aerul întreține arderea datorită prezenței oxigenului. Lumânarea arde (fenomen chimic) până se consumă oxigenul din cilindru.
Observă imaginile în care este prezentată importanța aerului:
Arderea combustibililor Întreținerea vieții
Poluarea aerului
Analizează imaginile alăturate.
Răspunde la întrebări:
• De ce fetița din imaginea 1 nu respiră normal?
• Ce poți spune despre calitatea aerului din imaginea 2?
Concluzie Aerul este impurificat cu substanțe dăunătoare vieții.
Menținerea temperaturii
Planetei, protejarea acesteia împotriva radiațiilor solare
Aerul poluat are compoziția schimbată. În aerul poluat, există: particule solide fine, compuși gazoși ai azotului și sulfului, iar concentrația dioxidului de carbon este crescută.
Substanțele care poluează aerul se numesc substanțe poluante
Substanțe naturale
Substanțe poluante
• din emanațiile vulcanice (compuși ai sulfului);
• din descompunerea resturilor vegetale și animale (compuși ai azotului, dioxid de carbon).
Substanțe artificiale
• gaze rezultate în urma arderii combustibililor (compuși ai carbonului, azotului sau sulfului);
• gaze rezultate în urma proceselor industriale;
• pesticide, ierbicide.
Consecințele poluării aerului
Ploile acide sunt rezultatul prezenței unor compuși cu azot și sulf în aer.
Efectul de seră constă în creșterea temperaturii medii la nivelul solului, ca urmare a creșterii concentrației dioxidului de carbon în aer.
Consecința ploilor acide Efectul de seră
De reținut!
Arderea substanțelor chimice este un fenomen chimic care are loc în prezența aerului (oxigenul întreține arderea).
Poluarea aerului reprezintă impurificarea acestuia cu substanțe dăunătoare vieții.
CE ȘTIU?
• Apa se găsește în natură în toate cele trei stări de agregare: solidă, lichidă și gazoasă.
CE VOI AFLA?
• Care sunt sursele de apă.
• Ce condiții de calitate trebuie să îndeplinească apa potabilă.
• Care sunt utilizările apei distilate.
• Ce rol are apa în organism.
• Care sunt efectele poluării apelor.
2.3. APA
2.3.1. APA ÎN NATURĂ
De ce Pământul se mai numește și „Planeta albastră”?
Culoarea albastră se datorează prezenței apei din hidrosferă, atmosferă etc. Apa absoarbe culorile portocaliu și roșu din compoziția luminii albe, iar lumina reflectată, fără aceste culori, pare mai albastră.
Hidrosfera (învelișul de apă al Pământului) este formată din oceane, mări, lacuri, râuri, ape subterane, ghețari și reprezintă 70,8% din suprafața totală a planetei noastre.
Din toată apa existentă pe Pământ, doar 3% se găsește sub formă de apă dulce. Resursele de apă dulce ale Planetei sunt constituite din ghețari, ape subterane și alte surse (lacuri, atmosferă, sol), după cum poți observa în imaginea de mai jos. Atmosfera conține 0,001% din cantitatea totală de apă a Terrei.
Analizează imaginea și identifică stările de agregare ale apei în natură.
2.3.2.
APA POTABILĂ
Apa este o resursă naturală, regenerabilă, fără de care nu ar putea exista viață pe Pământ. Apa bună de băut se numește apă potabilă.
Apa potabilă trebuie să aibă următoarele calități: gust plăcut, fără miros, incoloră, să nu conțină substanțe cu acțiune nocivă, bacterii sau paraziți. Gustul plăcut al apei se datorează prezenței unei cantități mici de săruri minerale.
2.3.3. APA DISTILATĂ
În laborator se folosește apă pură.
Din punct de vedere chimic, apa pură se numește apă distilată
Documentează-te și enumeră alte utilizări:
• în laborator, la dizolvarea substanțelor (bun dizolvant);
• la prepararea serului fiziologic (medicină);
• la umplerea rezervorului fierului de călcat cu aburi.
Crește performanțele creierului. Îmbunătățește concentrarea și memoria
Umezește căile respiratorii
Reprezintă mediul proceselor chimice din organism
2.3.4. ROLUL APEI ÎN ORGANISM
75%
80%
85%
94%
Protejează articulațiile, menține temperatura corpului constantă
75%
2.3.5. POLUAREA APEI
90%
79%
83%
82%
80%
Intră în compoziția lacrimilor
Asigură menținerea unei presiuni sangvine normale și stabilizează bătăile inimii
Rinichii folosesc apa pentru eliminarea reziduurilor și toxinelor
Ajută la transportul substanțelor nutritive
Menține pielea hidratată, îmbunătățește circulația sângelui la nivelul capilarelor
În urma activităților umane din industrie, agricultură, gospodărie etc. sau a unor procese naturale (erupții vulcanice, tsunami, alunecări de teren, inundații), apa își modifică compoziția, devenind poluată.
Observă, în imaginile de mai jos, principalele tipuri de poluare:
Poluare radioactivă (deșeuri radioactive de la centrale nucleare)
1. Cauzele poluării apei, la nivel mondial, sunt prezentate în casetele următoare. Analizați cauzele scrise în casete și alegeți cinci dintre ele care produc, în opinia voastră, cele mai grave efecte.
Aruncarea deșeurilor, care sunt duse de torenți în râuri și fluvii.
Substanțe chimice provenite din minerit, care se varsă în râuri și fluvii.
Aruncarea gunoiului în lacuri sau oceane.
Sol spălat de torenți și vărsat în râuri și fluvii după ploi torențiale.
Scurgeri de petrol din vapoare în oceane și mări.
Deversarea apei calde industriale în râuri și fluvii.
Depozitarea de substanțe chimice dăunătoare în subsoluri, din care se scurg în sursele de apă.
Particule dăunătoare din aer, în amestec cu ploaia, ajung în ape și în sol.
Pungi de plastic aruncate, care ajung, în cele din urmă, în ocean.
Grăsimea și uleiul rezultate din gătit, care sunt aruncate în chiuvete.
Excrementele animalelor care se amestecă cu apa folosită de oameni. Deșeuri și substanțe chimice deversate în râuri și fluvii.
Vopseluri din industria textilă vărsate în râuri și fluvii.
Apele uzate necurățate și netratate, din toalete, care se amestecă cu surse de apă curate.
Substanțele chimice rezultate din curățarea locuințelor și spălarea rufelor, care se scurg în subsol și apoi în râuri.
2. Monitorizarea calității aerului
Navighează pe internet la adresa https://www.accuweather.com/ro. Acest site este dedicat informării publicului în timp real, privind parametrii de calitate ai aerului, monitorizați în peste 100 de stații de pe toată suprafața României. Indicele specific de calitate a aerului reprezintă un sistem de codificare de la 1 la 6, marcat cu culori diferite, care indică concentrațiile înregistrate pentru mai mulți poluanți. Pentru fiecare din indicii de calitate de la 1 la 6, identifică o localitate din România și completează în tabel.
Localitatea
Monitorizează starea aerului în aceste localități timp de o săptămână și notează zilnic indicele de calitate. Ce observi?
PROIECT • CAUZELE POLUĂRII (APĂ, AER, SOL)
Toate activitățile umane afectează mediul ambiant într-un ritm din ce în ce mai accelerat. Vizitați împreună cu colegii de clasă și profesorul de chimie zona din jurul școlii/localității în care învățați. Identificați sursele de poluare a aerului, a solului sau a apelor. Realizați un proiect ghidându-vă după indicațiile următoare:.
1. Mod de realizare și prezentare:
Formați echipe de 3-5 elevi; fiecare echipă își alege un nume sugestiv adecvat temei proiectului. Consultați sursele de documentare de mai jos, realizați un plan și stabiliți rolul fiecărui membru al echipei.
Realizați la alegere colaje/machete/pliante/afișe sau un proiect în PowerPoint.
Alegeți imagini sugestive pentru temă.
Prezentarea se va realiza în 7-10 minute.
Puteți organiza o activitate în școală pentru conștientizarea cauzelor poluării. Faceți sugestii pentru reducerea și prevenirea poluării, folosind materialele realizate.
Surse de poluare în zona în care locuiți/învățați (întocmiți fișe de observații).
Măsuri pentru reducerea și prevenirea poluării în zonă voastră, precum și pentru combaterea efectelor poluării.
4. Profesorul apreciază și notează proiectul fiecărei echipe, pe baza următoarelor criterii:
Originalitate 1 p
Corectitudinea științifică și gramaticală a informațiilor din material 3 p
Imaginile/Desenele alese sugestiv 1 p
Conținut bine structurat 2 p
Prezentarea/Susținerea proiectului
în fața colegilor 1 p
Încadrarea în timpul alocat prezentării 1 p
Se acordă 1 p din oficiu.
2.4. SOLUȚII APOASE. DIZOLVAREA
Explorează!
Folosim zilnic diverse amestecuri omogene, adăugând în apă substanțe precum zahărul, sarea, oțetul etc. Ce fenomene au loc?
Ce observi dacă într-un pahar cu apă adaugi o picătură de cerneală?
Explică ce tip de amestec se obține și ce fenomen are loc.
CE ȘTIU?
• Solubilitatea este o proprietate fizică a substanțelor.
• Substanțele solubile în apă formează cu apa un amestec omogen.
CE VOI AFLA?
• Ce este dizolvarea.
• Ce sunt soluțiile apoase.
• Cum se numesc componenții unei soluții.
Se obține un amestec omogen printr-un fenomen fizic. Același fenomen are loc și la adăugarea altor substanțe în apă.
EXPERIMENT Care este fenomenul care determină obținerea amestecurilor omogene?
Substanțe și ustensile:
5 eprubete, cilindru gradat, spatulă, apă, sare de bucătărie, zahăr, cretă, piatră vânătă, ulei
Observație:
Mod de lucru:
În cinci eprubete notate cu 1, 2, 3, 4, 5, introdu câte un vârf de spatulă de sare de bucătărie, zahăr, cretă, piatră vânătă și 2 mL de ulei. Adaugă volume egale de apă în fiecare eprubetă. Agită și observă ce ai obținut.
În fiecare eprubetă s-au format amestecuri diferite, astfel: 1–omogen; 2–omogen; 3–eterogen; 4–omogen; 5–eterogen.
CONCLUZIE Sarea, zahărul și piatra vânătă se răspândesc uniform în apă, formând amestecuri omogene. Creta și uleiul formează cu apa amestecuri eterogene.
Dizolvarea este fenomenul fizic în urma căruia o substanță solidă, lichidă sau gazoasă se răspândește uniform printre particulele altei substanțe, rezultând un amestec omogen numit soluție.
Soluția este formată din: Dizolvat (solvat, solut) –substanța care se dizolvă. Ex.: zahăr, sare, piatră vânătă
Dizolvant (solvent) – substanța în care se produce dizolvarea. Ex.: apă
OȚET
Cei mai cunoscuți dizolvanți (solvenți) sunt: apa, alcoolul, eterul, benzina, acetona.
Cel mai utilizat dizolvant este apa. Soluțiile astfel obținute se numesc soluții apoase.
Aplică ce ai învățat
În viața de zi cu zi, folosim o mulțime de amestecuri, după cum observi în exemplele date:
Ser fiziologic
Analizează imaginile, documentează-te și identifică soluțiile apoase. Completează pe caiet un tabel după modelul alăturat. Soluție
Solvent (dizolvant)
Solvat (dizolvat)
EXPERIMENT Se modifică masele substanțelor prin dizolvare?
Substanțe și ustensile:
apă, sare, pahar Berzelius, cristalizor, baghetă, balanță, cilindru gradat.
5 g sare
50 g apă dizolvare
soluție sare
Mod de lucru:
Într-un cristalizor cântărește 5 g de sare de bucătărie.
Măsoară 50 mL de apă distilată cu cilindrul gradat și adaugă în paharul Berzelius.
Pune pe aceeași balanță cristalizorul cu sarea, paharul Berzelius cu apa și bagheta. Citește masa totală.
Observații:
55 55 g g
Adaugă sarea în paharul Berzelius, apoi agită cu o baghetă.
Pune cristalizorul fără sare pe balanță, alături de paharul cu soluție și citește masa. Compară masa amestecului obținut cu masele substanțelor folosite.
CONCLUZIE În urma dizolvării, masa substanțelor se conservă.
Aplică ce ai învățat
1. Ce se întâmplă cu masa substanțelor dacă fierbi soluția obținută în experimentul anterior? Ce fenomen are loc?
2. Ce masă va avea soluția obținută prin dizolvarea a:
a) 20 g de sare în 80 g de apă;
b) 20 g de sare și 40 g de zahăr în 240 g de apă;
c) 8 g de piatră vânătă în 82 mL de apă (ρapă = 1g/mL).
Sarea se dizolvă în apă și formează un amestec omogen. Masa totală de sare și apă, înaintea dizolvării, este egală cu masa soluției obținute prin dizolvare.
Limonadă
Alcool sanitar
Saramură Lac de unghii
FACTORII CARE INFLUENȚEAZĂ DIZOLVAREA
EXPERIMENT Cum poți grăbi dizolvarea unei substanțe solide în apă?
În două pahare Berzelius, se adaugă câte 100 mL apă distilată și câte 5 g de zahăr pulbere. În primul pahar, se agită conținutul cu ajutorul unei baghete, până la dizolvarea completă. Compară timpul de dizolvare a zahărului în cele două pahare.
Cum este influențată dizolvarea dacă se agită componenții?
Agitarea componenților influențează dizolvarea?
Activitatea 2
În două pahare Berzelius se adaugă câte 100 mL apă distilată, la temperatura camerei.
Primul pahar se încălzește la flacăra unei spirtiere, la 50 °C.
Se introduc, în același timp, în ambele pahare, câte 5 g de zahăr și se agită amestecurile.
Compară timpul de dizolvare a zahărului în cele două pahare.
Cum este influențată dizolvarea dacă temperatura crește?
Activitatea 3
În două pahare Berzelius, se adaugă câte 100 de mL apă distilată.
Folosind spatula, în primul pahar se adaugă 5 g de zahăr cristale, iar, în al doilea, 5 g de zahăr pudră.
Folosește bagheta pentru amestecare. Compară timpul de dizolvare în cele două pahare. Cum este influențată dizolvarea, dacă dimensiunea particulelor se modifică?
Observații:
Dizolvarea are loc mai rapid/ lent la agitarea amestecului.
Dizolvarea unei substanțe solide are loc mai repede la creșterea/ scăderea temperaturii. Dizolvarea are loc mai repede dacă dizolvatul are un grad mare/mic de fărâmițare.
CONCLUZIE Factorii care influențează dizolvarea substanțelor solide în apă sunt: dimensiunea particulelor, temperatura și agitarea componentelor.
De reținut!
Dizolvarea este un fenomen fizic prin care se obțin soluțiile.
Dizolvarea substanțelor solide se produce mai ușor dacă: – gradul de mărunțire este ridicat; – se agită componenții; – crește temperatura.
Componenții unei soluții sunt: solventul (dizolvant) și solvatul (dizolvat).
Prin dizolvare, masele substanțelor componente se conservă.
Componenții soluției își păstrează proprietățile fizice și chimice și se pot separa.
1. Citește cu atenție fiecare enunț de mai jos. Dacă apreciezi că enunțul este adevărat, scrie litera A, iar dacă enunțul este fals, scrie litera F.
a) Soda de rufe cristalizată se dizolvă mai repede în apă dacă este agitat amestecul.
b) Zahărul se dizolvă mai repede în ceaiul rece.
c) Într-o soluție, componenții nu își păstrează proprietățile.
d) Alcoolul medicinal conține apă și etanol.
2. Care este solventul și care este solvatul pentru următoarele soluții? Completează, pe caiet, tabelul de mai jos:
Soluție Solvent Solvat
35 g alcool și 65 g apă
Apă și piatră vânătă
Sodă de rufe și apă
Iod și alcool
Sodă caustică și apă
3. Se dau trei balanțe notate cu a, b și c, care afișează masele substanțelor înainte și după dizolvare. Completează afișajul balanței b astfel încât să se aplice conservarea masei.
sare apă soluție
90 18 g g g dizolvare
6. În Săptămâna voluntariatului v-ați propus să organizați o activitate de strângere de fonduri. Ați hotărât să folosiți bugetul personal, în valoare de 150 lei pentru prepararea de limonadă, care urmează a fi vândută colegilor din școală. Pentru 250 mL de limonadă vă trebuie apă, 50 mL de suc de lămâie și 60 g de zahăr. Considerați că din două lămâi obțineți 100 mL de suc. Calculați numărul de lămâi și masa de zahăr necesare pentru a prepara 20 de L de limonadă. Stabiliți cu cât ar trebui să vindeți un pahar cu limonadă, astfel încât să obțineți un profit de 10%.
a b c
4. Identifică cinci soluții folosite în gospodărie și completează, pe caiet, tabelul de mai jos:
Nr. crt. Soluție Solvent Solvat
5. Într-un borcan cu volumul de 800 mL se introduc 280 g miere (ρmiere = 1,4 g/mL) apoi se completează volumul rămas cu apă (ρapă = 1 g/mL).
Care este masa soluției obținute?
7. Cu silabele indicate în careurile de mai jos, formați cuvintele care corespund situațiilor a)–e): a tem tu ra sol lor di u cu lu men va zol gi nea vent si pe ti vat ta rea par le so a) amestecul omogen obținut în urma dizolvării; b) fenomenul fizic în urma căruia se obține un amestec omogen; c) substanța care se dizolvă; d) substanța în care se produce dizolvarea; e) factorii care influențează dizolvarea.
8. Ioana a pus câte o linguriță de colorant alimentar roșu în două vase identice pe care le-a umplut cu apă. A pus un vas în frigider și pe celălalt l-a lăsat în cameră. După o zi a așezat vasele unul lângă altul și le-a fotografiat. Ce vas a fost în frigider? Explică răspunsul tău.
9. Amza a realizat următorul experiment: în patru pahare, a pus câte 100 mL de apă, la diferite temperaturi, și câte 5 g de zahăr cubic/pudră, agitând continuu. A completat apoi tabelul de mai jos: Nr. pahar Temperatura (°C) Tip zahăr 1
După experiment, Amza a aranjat paharele în ordinea crescătoare a vitezei de dizolvare a zahărului. Stabilește care este ordinea aleasă și justifică răspunsul.
Aplicații
2.4.1. CONCENTRAȚIA SOLUȚIILOR
2.4.1.1. CLASIFICAREA SOLUȚIILOR APOASE
Ți-ai pătat tricoul cu suc sau cu ulei. Cum scoți petele de pe materialele textile, având la dispoziție apă și benzină?
Concluzie Nu toate substanțele sunt solubile în apă. Pata de suc se îndepărtează cu apă, iar pata de grăsime, cu benzină.
EXPERIMENT Toate substanțele se dizolvă în apă?
Substanțe și ustensile:
zahăr, piatră vânătă, pilitură de fier, aspirină, cretă, apă, eprubete, spatulă Mod de lucru:
Pune în cinci eprubete: zahăr, cretă, piatră vânătă, pilitură de fier și aspirină. Adaugă volume egale de apă în fiecare eprubetă și agită. Observă fenomenul.
Observație: Zahărul și piatra vânătă se dizolvă ușor în apă, aspirina, creta și fierul nu se dizolvă în apă.
CONCLUZIE În apă nu se dizolvă orice substanță.
CE ȘTIU?
• Soluția apoasă este un amestec omogen, obținut prin dizolvarea unei substanțe (numită dizolvat sau solvat) în apă (numită solvent sau dizolvant).
CE VOI AFLA?
• Cum aleg solvatul pentru a prepara o soluție apoasă.
• Ce este solubilitatea.
• Prin ce se deosebesc soluțiile.
• Ce este concentrația procentuală de masă.
• Cum calculez concentrația procentuală de masă pentru diferite soluții.
• Cum prepar o soluție de o anumită concentrație.
• Ce metode folosesc pentru diluarea sau concentrarea unei soluții.
Proprietatea unei substanțe de a se dizolva într-un anumit solvent (dizolvant) se numește solubilitate. Solubilitatea depinde de natura dizolvantului și de natura dizolvatului.
După solubilitatea în apă, substanțele se împart în:
• solubile (de exemplu: sare de bucătărie, zahăr, piatră vânătă);
• puțin solubile (de exemplu: var stins);
• insolubile (de exemplu: ulei, fier, cretă, cărbune, benzină etc.).
Investigație
În experimentul anterior ai observat că fierul sau creta nu se dizolvă în apă. Ce alte substanțe din jurul tău nu se dizolvă în apă?
a) Formulează predicții privind dizolvarea în apă a următoarelor substanțe sau materiale: bancnote de 1 leu, o mască chirurgicală, o dischetă demachiantă, o folie protectoare pentru telefon, o linguriță de bicarbonat de sodiu. Verifică apoi solubilitatea în apă.
b) Concepe un tabel, după modelul experimentului anterior, în care vei completa materialele folosite, modul de lucru și observațiile tale.
c) Formulează o concluzie în care să incluzi un enunț referitor la confirmarea predicțiilor.
EXPERIMENT În 100 g de apă, la temperatura camerei, se poate dizolva orice masă de sare?
Substanțe și ustensile:
apă, sare de bucătărie, pahare Erlenmeyer, cilindru gradat, spatulă balanță
Mod de lucru:
Prepară amestecuri din sare de bucătărie și apă în patru pahare Erlenmeyer, folosind masele de dizolvat și dizolvant din tabel. Folosește apă la temperatura camerei. Ce tipuri de amestecuri ai obținut?
CONCLUZIE În 100 g de apă, la o anumită temperatură, nu se poate dizolva orice masă de solvat.
Cantitativ, solubilitatea reprezintă masa maximă de substanță dizolvată în 100 g de solvent (dizolvant), la o anumită temperatură. Soluția astfel obținută este o soluție saturată.
Consultă Anexa de la pagina 111 și identifică care dintre soluțiile preparate este soluție saturată. În funcție de masa de substanță dizolvată, soluțiile pot fi:
soluții
saturate – conțin masa maximă de dizolvat la o temperatură dată (egală cu solubilitatea).
diluate – conțin o masă mică de dizolvat.
nesaturate
De reținut!
concentrate – conțin o masă mare de dizolvat.
Pentru prepararea unei soluții apoase, se aleg ca solvați substanțele solubile în apă.
Proprietatea unei substanțe de a se dizolva într-un anumit solvent se numește solubilitate.
Masa solvatului nu trebuie să depășească solubilitatea acestuia la o temperatură dată. Altfel se obține un amestec eterogen.
Soluțiile concentrate conțin o masă mare de solvat într-o anumită masă de soluție.
Soluțiile diluate conțin o masă mică de solvat și o masă mult mai mare de apă.
Aplică ce ai învățat
1. Citește cu atenție fiecare enunț de mai jos. Dacă apreciezi că enunțul este adevărat, scrie pe caiet litera A, iar dacă apreciezi că enunțul este fals, scrie litera F.
a) Zahărul introdus în apă se topește.
b) Solubilitatea este influențată de temperatură.
c) Soluția concentrată conține o cantitate mare de substanță dizolvată.
d) Când ruginește, fierul se dizolvă în apă.
2. Horia pune câte 2 cuburi de zahăr în 2 pahare. În paharul a, se află 50 mL de apă, iar în paharul b se află 150 mL de apă. Care soluție este mai diluată? Explică răspunsul tău.
2.4.1.2. CONCENTRAȚIA PROCENTUALĂ DE MASĂ
Pentru a deosebi mai multe soluții diluate sau concentrate, având aceleași componente, folosim o mărime specifică soluțiilor numită concentrație. Aceasta reprezintă o relație cantitativă între dizolvat și soluție. Se poate exprima în mai multe moduri.
Concentrația exprimată sub formă de procente de masă se numește concentrație procentuală de masă (sau masică).
Exemplu:
Soluția de sare de concentrație 25% arată că 25 g sare se găsesc în 100 g de soluție.
Cele 100 g de soluție se obțin prin dizolvarea a 25 g de sare în 75 g de apă.
Analizează exemplul de mai sus și stabilește:
a. Ce mase de zahăr și apă trebuie amestecate pentru a obține 100 g de soluție cu concentrația 15%?
b. Ce mase de solvat (dizolvat) și solvent (dizolvant) sunt necesare pentru a obține 100 g de soluție de concentrație 8%?
Concentrația în procente de masă (c%) reprezintă masa de substanță dizolvată în 100 g de soluție.
Pentru a stabili relația matematică de calcul a concentrației procentuale, se folosesc notațiile:
md – masa substanței dizolvate (dizolvat/solvat)(g); dar ms = md + mapă;
ms – masa soluției (g); c% – concentrația procentuală de masă.
Calculăm concentrația unei soluții care conține 18 g sare dizolvată în 72 g apă.
md = 18 g;
mapă = 72 g;
ms = 18 + 72 = 90 g soluție;
dacă în 90 g soluție ................. se găsesc 18 g sare
în 100 g soluție ..................................... c
c = 18 90 · 100 = 20%
Generalizează și descoperă relația matematică de calcul a concentrației procentuale:
Dacă în ms g soluție ......... se găsesc md g solvat în 100 g soluție ............................ c
= md mS · 100 c = md md + m
EXPERIMENT Cum prepar 80 g soluție de zahăr cu concentrația 15%?
Substanțe și ustensile:
zahăr, apă, balanță, cilindru gradat, pahar Berzelius, sticlă de ceas, spatulă, baghetă
Mod de lucru:
1. Stabilește ustensilele și substanțele necesare.
2. Determină, prin calcul, masa de zahăr și masa de apă; 100 g soluție ......... 15 g zahăr 80 g soluție ............ x g zahăr, x = 12 g de zahăr
mapă = 80 – 12 = 68 g
ρapă =1g/mL Vapă = 68 mL
3. Cântărește 12 g de zahăr pe o sticlă de ceas și măsoară cu cilindrul gradat 68 mL de apă.
4. Pune cele 12 g de zahăr într-un pahar Berzelius, adaugă 68 mL de apă și amestecă.
Observații:
Zahărul se dizolvă în apă și se obține o soluție incoloră.
CONCLUZIE La prepararea unei soluții de o anumită concentrație, trebuie să calculezi masa de dizolvat și volumul de dizolvant, să cântărești masa calculată, să măsori volumul calculat, apoi să amesteci componenții.
În cele mai simple probleme, întâlnim trei situații, prezentate în următorul tabel:
Cazul I Cazul II Cazul III
Mărimi cunoscute md și ms c și md c și ms
Mărimi necunoscute c ms md
Calculul necunoscutei c
În rezolvarea problemelor care implică concentrație procentuală, trebuie să respecți următoarele etape:
1. Citește cu atenție enunțul problemei.
2. Stabilește datele și cerințele problemei. Nu confunda md cu ms!
3. Aplică relațiile matematice sau regula de trei simplă pentru rezolvarea cerinței.
4. Efectuează calculul și interpretează rezultatul obținut.
Pentru înțelegerea modului de rezolvare a problemelor cu concentrație procentuală masică, rezolvăm și experimentăm împreună cele trei cazuri prezentate.
1. Determinarea concentrației procentuale de masă a unei soluții când se cunosc masa dizolvatului și masa apei.
Enunțul problemei Date și cerințe
Maria dizolvă 30 g de sare în 90 g de apă.
Ce concentrație va avea soluția obținută?
md = 30 g
mapă = 90 g
Rezolvarea problemei
ms = md + mapă = 30 g + 90 g = 120 g soluție
c = ? 30 g sare 90 g apă
în 120 g sol ...................... 30 g sare
în 100 g sol ...................... c g sare
120 100 = 30 x ; x = 30 · 100 120 = 25 g sare
c = 25%
Alt mod de rezolvare:
? %
c = md ms · 100;
c = 30 120 · 100 = 25%
2. Determinarea masei de soluție, când se cunosc masa de substanță dizolvată și concentrația.
Enunțul problemei Date și cerințe
Victor dorește să obțină o soluție de alcool de concentrație 15%.
El are la dispoziție 30 g de alcool și apă. Ce masă de soluție poate obține?
Ce masă de apă folosește?
c = 15%
md = 30 g alcool
ms = ?
Rezolvarea problemei
în 100 g sol ...................... 15 g alcool
în x g sol ......................... 30 g alcool
mapă = ? 30 g alcool ? g apă 15% ? g sol. alcool
100 x = 15 30 ; x = 30 · 100 15 = 200 g soluție
mapă = ms – md = 200 – 30 = 170 g apă
Alt mod de rezolvare:
ms = md c · 100; ms = 30 15 ·100;
ms = 200 g soluție
mapă = ms – md = 200 – 30 = 170 g apă
Rezolvarea problemei
3. Determinarea masei de substanță dizolvată, când se cunosc masa soluției și concentrația acesteia. Enunțul problemei Date și cerințe
Silvia a preparat 500 g soluție de zahăr de concentrație 25%.
Ce masă de zahăr a folosit?
Ce masă de apă a fost necesară?
ms = 500 g
c = 25%
md = ?
mapă = ? ? g zahăr ? g apă 25%
500 g sol. zahăr
în 100 g sol ...................... 25 g zahăr
în 500 g sol ....................... x g zahăr
100
500 = 25 x ; x = 25 · 500 100 = 125 g zahăr
mapă = ms – md = 500 – 125 = 375 g apă
Alt mod de rezolvare:
c = md ms · 100; md = c · ms 100 ;
md = 25 · 500 100 = 125 g zahăr
mapă = ms – md = 500 – 125 = 375 g apă
Pentru curioși
√ În practică, se utilizează frecvent volumul de soluție. Pentru aflarea masei de soluție, este necesară cunoașterea densității acesteia (ρ).
ρ = masa soluție volum soluție (g/cm3)
De reținut!
Concentrația în procente de masă reprezintă masa de substanță dizolvată în 100 g de soluție.
Aplică ce ai învățat
Vsoluție = masa soluție densitate soluție (cm3)
md – masa substanței dizolvate; ms – masa soluției (g);
ρapă = 1g/cm3 = 1000 kg/dm3
ms = md + mapă c = md ms · 100
1. Care dintre soluțiile date are concentrația mai mare? a) 10 g zahăr + 150 g apă; b) 20 g zahăr + 300 g apă; c) 30 g zahăr + 450 g apă.
2. Efectuează calculele necesare și completează tabelul cu valorile corespunzătoare.
Nr. crt. ms (g) md (g) mapă (g) Concentrația procentuală de masă a soluției
3. În medicină se folosește o soluție de sare cu c = 0,9% numită ser fiziologic. Ce volum de apă distilată (ρapă = 1g/mL) și câtă sare sunt necesare pentru obținerea unui litru (ρ = 1g/mL) de ser fiziologic?
4. Mama vrea să prepare saramură conform unei rețete. Într-un litru de apă trebuie să dizolve 25 g de sare. Pentru prepararea saramurii, folosește sare grunjoasă din bucătărie, de puritate 98%. Ce concentrație procentuală are saramura obținută și câtă sare grunjoasă folosește mama?
5. Determină concentrația soluției obținute prin dizolvarea a 120 de g de sare de bucătărie, cu puritatea 90%, în 392 g de apă dacă impuritățile nu sunt solubile.
6. Unele substanțe solide conțin în compoziția lor apă. Piatra de alaun este un mineral solubil în apă și este folosită pentru obținerea unor deodorante. Știind că piatra de alaun conține 45,56% apă, ce concentrație procentuală are soluția obținută prin dizolvarea a 2 g de piatră de alaun în 100 g de apă ?
2.4.1.3. PREPARAREA UNOR SOLUȚII DE CONCENTRAȚII DIFERITE
EXPERIMENT Cum putem concentra sau dilua o soluție?
Substanțe și ustensile: apă, sare de bucătărie, pahare Berzelius, cilindru gradat, balanță, baghetă
Mod de lucru:
1. Prepară 300 g soluție de sare de bucătărie de concentrație 20%.
2. Folosind trei pahare diferite, împarte soluția preparată în trei părți egale.
Adaugă: în paharul A – 14 g de sare de bucătărie
în paharul B – 150 mL de apă
în paharul C – 150 g de soluție de concentrație 40% (preparată)
Calculează concentrația procentuală pentru fiecare dintre cele trei soluții obținute (soluții finale).
60 g sare
14 g sare
240 g apă
150 g apă
md1 = 20 g sare
ms1 = 100 g sol.
c1 = 20%
cf = ?
300 g sol. sare c = 20%
cf = ?
md1 = 20 g sare
ms1 = 100 g sol.
c1 = 20%
cf = ?
150 g sol. 40 %
md1 = 20 g sare
ms1 = 100 g sol.
c1 = 20%
Completează tabelul pe caiet și compară rezultatele obținute cu valorile notate în tabel: Paharul A Paharul B Paharul C
mdf
msf
c f % 29,82% 8% 32%
CONCLUZII:
• În paharele A și C, s-au obținut soluții cu concentrații mai mari decât concentrația soluției inițiale.
• În paharul B, s-a obținut o soluție cu concentrația mai mică decât concentrația soluției inițiale.
PROBLEMĂ REZOLVATĂ
Calculează masa de apă care trebuie evaporată din 400 g de soluție de concentrație 25%, pentru a i se dubla concentrația.
Concluzie Prin evaporarea unei părți din solvent, soluția se concentrează.
De reținut!
O soluție se poate concentra prin:
– adăugare de solvat;
– îndepărtarea prin evaporare a unei mase de apă din soluție; – adăugarea unei soluții de același tip cu concentrație mai mare.
Aplicații
200 g apă
O soluție se poate dilua prin:
– adăugare de apă;
– adăugarea unei soluții de același tip, mai diluată.
1. Scrie pe caiet termenul din paranteză care completează corect fiecare dintre afirmațiile următoare:
a) Concentrația procentuală de masă reprezintă masa de substanță dizolvată în (100 g apă/100 g soluție).
b) Diluarea unei soluții se poate realiza prin (adăugare/eliminare) de substanță dizolvată.
c) Pentru obținerea a 200 g de soluție de c = 10%, sunt necesare (180 g/20 g) de apă.
d) Mariei îi place ceaiul dulce. Ea trebuie să adauge (miere/apă).
e) Tinctura de iod obținută prin dizolvarea a 6 g de iod în 80 g de alcool are concentrația (8,82%/7,5%).
2. Îndepărtarea petelor proaspete de pe o țesătură se realizează cu o soluție care conține 20 g de sare de bucătărie în 1000 mL de apă distilată. Enumeră ustensilele necesare pentru prepararea amestecului.
3. Soluția S1 este obținută prin dizolvarea a 6 g de sare în 94 g de apă și S2 este obținută prin dizolvarea a 16 g de sare în 94 g de apă. Ce soluție este mai concentrată? Argumentează răspunsul.
4. Se diluează cu apă distilată o soluție de sare A, la temperatură constantă, și se obține o soluție finală B. Completează spațiile punctate din tabel cu valorile mărimilor fizice care caracterizează fiecare substanță/soluție.
Substanță/Amestec
TEST DE EVALUARE
Se acordă 1p din oficiu.
I Citește cu atenție fiecare enunț de mai jos. Dacă apreciezi că enunțul este adevărat încercuiește, pe caiet, litera A, iar dacă enunțul este fals, încercuiește litera F.
a) Soluția este un amestec omogen de substanțe între care nu au loc fenomene chimice. A/F
b) În apa din piscină, s-a dizolvat clor. Apa este dizolvatul și clorul este dizolvantul. A/F
c) Maria folosește zahăr pudră când vrea să-și pregătească mai repede ceaiul. A/F
d) Pentru obținerea serului fiziologic de c = 0,9%, se dizolvă 0,9 g de sare în 100 g de apă. A/F
e) Iodul și alcoolul formează un amestec omogen. A/F (1p)
II Stabilește corespondența dintre soluțiile din coloana A și solvatul din coloana B. A
Spirt medicinal Aer
Ser fiziologic Sirop B
III 1. Alege varianta care corespunde unei soluții.
Oxigen
Zahăr
Sare
Apă
Azot (1p)
a) apă cu praf de cretă; b) apă cu nisip; c) apă cu alcool; d) apă cu ulei.
2. Maria vrea să dilueze 100 g de sirop de concentrație c1. Ajut-o să aleagă metoda potrivită dintre următoarele.
a) Completează cu sirop de c2 < c1. b) Pune o linguriță de zahăr.
c) Fierbe siropul câteva minute. d) Adaugă sirop de c2 > c1.
3. În 100 g de soluție, se află 5 g solvat, iar, în 200 g de soluție, s-au dizolvat 6 g de solvat. Care afirmații sunt corecte?
a) Prima soluție este mai diluată. b) A doua soluție are c = 5%. c) Soluțiile au concentrații diferite. d) Soluțiile au c = 10%.
4. Ce substanță este necesară pentru ca arderea să aibă loc? a) apă; b) azot; c) dioxid de carbon; d) oxigen. (2p)
IV În laboratorul de chimie al școlii, elevii de clasa a VII-a au de preparat 50 g de soluție apoasă de concentrație 68%, dintr-o substanță A, la temperatura de 20 °C. Stabilește masa de sare și volumul de apă necesare. (2p)
V Calculează masa de substanță dizolvată care se află într-un litru de oțet cu concentrația procentuală 9% și densitatea de 1,08g/mL. (1p)
VI a) Notează solubilitatea sulfatului de cupru la 50 °C.
Variația solubilității sulfatului de cupru în funcție de temperatură
b) Calculează concentrația procentuală a unei soluții de sulfat de cupru, la 50 °C. (2p)
3
ATOMUL. TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
◗ Atomul
◗ Element chimic
◗ Tabelul Periodic al elementelor
Pentru a înțelege cum acționează substanțele asupra ta și asupra mediului în care trăiești, trebuie să afli mai întâi din ce sunt acestea formate și ce proprietăți au.
Vei afla ce este un atom, ce este un element chimic și că primul om de știință care a realizat o sistematizare a elementelor chimice a fost chimistul rus D.I. Mendeleev, care a elaborat primul Tabel Periodic.
Vei afla ce particule se găsesc în atom și astfel vei înțelege fenomenul de electrizare despre care ai învățat la fizică.
CE ȘTIU?
• Corpurile sunt formate din substanțe sau din amestecuri de substanțe.
• Un corp este neutru din punct de vedere electric.
CE VOI AFLA?
• Ce sunt atomii.
• Din ce este format un atom.
3.1. ATOMUL
3.1.1. STRUCTURA ATOMULUI
În Grecia antică, în urmă cu 2400 de ani, filosoful Democrit a folosit termenul de atom pentru a desemna cele mai mici părți dintr-un corp.
Atomos, în limba greacă, înseamnă indivizibil.
În acea vreme, se considera că toate corpurile erau formate din atomi de pământ, apă, aer, foc sau din amestecuri ale acestora.
Întemeietorul teoriei atomiste moderne este considerat fizicianul și chimistul englez John Dalton. El a demonstrat, în 1808, că substanțele sunt formate din particule indivizibile, neutre, care au mase diferite.
Observă o bucată de grafit (substanța din care sunt fabricate minele de creion).
În imaginile de mai jos, grafitul are diferite grade de fărâmițare.
Analizează imaginile pentru a înțelege alcătuirea unei substanțe.
Pentru a-ți face o idee despre dimensiunile atomilor, compară câteva dimensiuni din Univers:
m (înălțime)
Atomul este cea mai mică particulă dintr-o substanță, care nu poate fi divizată prin procedee chimice obișnuite.
√ Deși multă vreme atomii au fost considerați indivizibili, în anul 1909, fizicianul E. Rutherford a demonstrat printr-un experiment simplu că în atomi există o concentrare de sarcini pozitive. Spațiul în care s-au găsit sarcinile pozitive a fost numit nucleu.
Cronologia modelelor atomice
Calea Lactee 1021 m (diametru)
107 m (diametru)
Sistemul Solar 1013 m (diametru) Omul
Atomul 10–10 m (diametru)
Grafit
Grafit pulbere
Atom de carbon
Grafit mărunțit
Grafenă
Pentru curioși
Model sferă solidă (Dalton, 1803)
Model nuclear (Rutherford, 1911)
Model planetar (Bohr, 1913)
Model cuantic (Schrödinger, 1926)
Model cozonac cu stafide (Thomson, 1897)
Sarcina electrică q este mărimea fizică ce caracterizează starea de electrizare a corpurilor.
[q]S.I. = C (Coulomb). Sarcinile electrice pot fi pozitive (+) sau negative (–).
Analizează imaginea următoare pentru a descoperi părțile componente ale atomului. Atomul
Pentru a descoperi particulele dintr-un atom, corelează informațiile din schemă cu imaginea alăturată.
Nucleul – partea centrală a atomului, alcătuit din particule numite nucleoni
Particule pozitive p+
Învelișul de electroni –spațiul aflat în jurul nucleului
Electroni
Particule neutre n0 Particule negative e –
Protonii, neutronii și electronii sunt particule subatomice (mai mici decât atomul).
Particula Sarcina electrică reală (C) Sarcina electrică relativă Masa reală (kg) Masa relativă (u.a.m.) Simbol Proton
O unitate atomică de masă (1 u.a.m.) = 1,67 10–27 kg.
1/1835 (se consideră neglijabilă) e –
Numărul de protoni din nucleul unui atom se notează cu Z și se numește număr atomic.
Numărul total de protoni și neutroni din nucleul unui atom se notează cu A și se numește număr de masă.
Numărul de masă A nu trebuie confundat cu masa reală a atomului.
Analizând schema de mai sus, observi că în componența atomului intră atât particule pozitive (protoni), cât și particule negative (electroni).
Dar atomul este neutru din punct de vedere electric.
Deduci că numărul protonilor din nucleu este egal cu numărul electronilor din învelișul electronic.
Motivul pentru care protonii și neutronii se găsesc împreună în același spațiu (deși sunt doar particule pozitive și neutre, iar cele pozitive ar trebui să se respingă) îl constituie existența unor forțe speciale între nucleoni, numite forțe nucleare.
Între nucleu și electroni se manifestă forțe de atracție de intensitate mult mai mică.
Protoni Neutroni
De reținut!
Atomul este cea mai mică particulă dintr-o substanță.
Atomul este alcătuit din nucleu și înveliș electronic. În nucleu, se găsesc protoni și neutroni.
Numărul atomic Z este egal cu numărul protonilor dintr-un atom.
Numărul de masă A este egal cu numărul de neutroni și protoni.
Nucleul este pozitiv din punct de vedere electric. Sarcina nucleară a unui atom este +Z.
Numărul de neutroni se calculează cu relația (A – Z).
Atomul este neutru din punct de vedere electric.
Aplică ce ai învățat
1. Caută pe internet un film despre Descoperirea protonului. Completează spațiile libere cu termenii din paranteză astfel încât să obții enunțuri corecte din punct de vedere științific.
Dovezile pentru existența particulelor pozitive dintr-un atom, numite … (protoni/neutroni), au venit odată cu realizarea experimentelor cu ajutorul unor tuburi, în care un electrod pozitiv era plasat în mijlocul tubului, iar la celălalt capăt era plasat electrodul … (pozitiv/negativ).
Tubul a fost umplut cu hidrogen gazos, apoi, între cei doi electrozi s-a aplicat o tensiune electrică astfel încât electrodul pozitiv a eliberat un flux de sarcini negative numite … (electroni/protoni), care au interacționat cu atomii de hidrogen, provocând eliberarea … (electronilor/neutronilor) din structura acestora.
Din atomii de hidrogen au rămas nucleele, încărcate … (pozitiv/negativ), sarcină electrică determinată de … (protoni/neutroni).
2. Nucleele au dimensiuni mult mai mici decât atomii. Raza protonului aflat în nucleul atomului de hidrogen este de aproximativ 10–13 cm, iar raza atomului de hidrogen este de 5 · 10–9 cm. Calculează de câte ori este mai mare raza atomului decât raza protonului.
3.1.2. ELEMENT CHIMIC
CE ȘTIU?
• Atomul este format din nucleu și înveliș electronic. În nucleu se găsesc protoni și neutroni.
• Masa reală a unui atom este extrem de mică.
CE VOI AFLA?
• Ce este un element chimic.
• Ce sunt izotopii.
• Ce este masa atomică.
• Ce este molul de atomi.
3.1.2.1. ELEMENT CHIMIC. SIMBOL CHIMIC. IZOTOPI
Analizează structura următorilor atomi și notează pe caiet, pentru fiecare, numărul nucleonilor. Ce observi?
electron p+ ..... n0 p+ ..... n0 p+ ..... n0
Cei trei atomi au același număr de protoni (același număr atomic Z), dar număr diferit de neutroni (număr de masă A diferit).
Elementul chimic reprezintă totalitatea atomilor cu același număr atomic Z.
În prezent, se cunosc 118 elemente chimice. Fiecare element are o denumire și o notație prescurtată. Iată câteva exemple de elemente chimice. Descoperă notarea prescurtată. Ce observi?
Calciu Seleniu Crom Carbon Clor Sulf
Cobalt Siliciu Cesiu
CONCLUZIE
Cadmiu Stronțiu
Staniu Stibiu Cupru
Notația prescurtată este formată din una sau două litere (notate cu roșu în exemplele de mai sus).
Simbolul chimic este litera sau grupul de litere cu care se notează, în mod convențional, un element chimic.
Simbolurile chimice se pot reține exersând scrierea lor. Pe coperta 4 a manualului, se află tabelul cu denumirile și simbolurile elementelor chimice descoperite până în prezent.
În cazul unor elemente, simbolul nu seamănă cu denumirea în limba română. Pentru aceste elemente, simbolul provine din denumirea elementului în limba latină.
Mercur Hg Hydrargirum
Sodiu Na Natrium
Potasiu K Kalium
Azot N Nitrogenium
Fosfor P Phosphorus
Un element chimic cu simbolul E se notează prescurtat:
Z – numărul atomic
A – numărul de masă
Clorul se notează astfel: 17 35 Cl
Ce valoare are numărul atomic Z?
Dar numărul de masă A?
Element Simbol Aluminiu Al Argint Ag Argon Ar Aur Au Azot N
Element Simbol Fluor F Fier Fe Franciu Fr Fosfor P
Simbolul chimic are o dublă semnificație:
a) Calitativă – reprezintă un anumit element chimic.
b) Cantitativă – la scară atomică, reprezintă un atom al elementului respectiv.
Exemple:
Mg a) elementul chimic magneziu
b) un atom de magneziu
3Cl a) elementul chimic clor
b) trei atomi de clor
Completați pe caiete spațiile libere analizând exemplele de mai sus:
5K a) ... b) ... 2Cu a) ... b) ...
Oxigenul există în natură sub forma unui amestec al următorilor atomi: 8 16 O, 8 17 O, 8 18 O.
Scrie pe caiet numărul de protoni și numărul de neutroni din nucleul fiecărui atom de oxigen.
Ce asemănări și ce deosebiri observi între structurile nucleelor acestor atomi?
Concluzie Cei trei atomi au același număr atomic Z, dar numărul de masă A diferit.
Izotopii sunt speciile de atomi cu același număr de protoni, dar cu număr diferit de neutroni.
Pentru curioși
√ Izotopii anumitor elemente, îndeosebi ai elementelor cu număr atomic mare, au nuclee instabile. Aceștia se numesc izotopi radioactivi
√ Izotopul 14C este un izotop radioactiv. Prezența lui în materiile organice stă la baza determinării vârstei aproximative a unor fosile vechi de până la 75000 de ani.
√ Marie Curie a fost o savantă poloneză, stabilită în Franța, dublu laureată a Premiului
Nobel. A fost singura savantă care a primit două premii Nobel în două domenii științifice diferite (fizică și chimie). A introdus în fizică termenul de radioactivitate. Este cunoscută pentru cercetările sale în domeniul elementelor radioactive, al radioactivității naturale și al aplicațiilor acestora în medicină.
PORTOFOLIU
Realizați, în echipe, un referat cu titlul Importanța practică a izotopilor respectând următorul plan:
• Cuprins (aplicațiile izotopilor în diferite domenii).
• Bibliografie.
Evaluarea va urmări: respectarea planului (1p), documentarea (2p), redactarea (2p), prezentarea (2p), cooperarea în echipă (1p), specificarea bibliografiei (1p).
De reținut!
Un element chimic reprezintă totalitatea atomilor cu aceeași sarcină nucleară, deci cu același număr atomic Z.
Simbolul chimic este litera sau grupul de litere cu care se notează, în mod convențional, un element chimic.
Izotopii sunt speciile de atomi ale aceluiași element chimic, cu același număr de protoni (deci cu aceeași sarcină nucleară), dar cu număr diferit de neutroni.
Aplică ce ai învățat
1. Notează:
a) simbolurile elementelor: potasiu, azot, fosfor, arsen, fluor, fier, calciu;
b) 4 atomi de azot, 9 atomi de neon, 3 atomi de aluminiu; c) denumirile elementelor: K, Rn, Hg, At, P, C, Cl, Cu, Cr, Cs, Co.
2. Completați pe caiet tabelul:
Tipul particulei/
3.1.2.2. MASA ATOMICĂ RELATIVĂ. MOL DE ATOMI
Pentru a compara masele diferiților atomi, sunt prezentate alăturat două balanțe pe ale căror talere se pot observa câteva modele de atomi. Analizează și interpretează imaginile.
Cei doi atomi de hidrogen au aceeași masă și echilibrează balanța, iar atomul de oxigen are masa mai mare decât atomul de hidrogen.
Folosind caracteristicile particulelor subatomice prezentate în lecția Structura atomului, să calculăm masa unui atom de 8 16 O și a unui atom de 1 1H
Atomul de oxigen conține 8p+, 8n0 și 8e –. Masa acestuia se obține prin însumarea maselor particulelor componente.
mO = 8 · (1,67 · 10–27 + 1,67 · 10–27 + 9,1 · 10–31) ≈ 26,72 · 10–27 kg.
Atomul de hidrogen conține 1p+ și 1e –.
mH = 1,67 · 10–27 + 9,1 · 10–31 ≈ 1,67 · 10–27 kg
Ce observi? Ce poți spune despre valorile obținute?
Masele reale ale atomilor, fiind foarte mici, sunt dificil de utilizat în calculele chimice. În locul lor, se utilizează masele atomice relative, adică masele atomilor raportate la unitatea atomică de masă (u.a.m.).
O unitate atomică de masă (u.a.m.) reprezintă a 12-a parte din masa izotopului C 12 6 și este egală cu aproximativ 1,67 · 10–27 kg.
Masa atomică relativă A este numărul care arată de câte ori masa unui atom este mai mare decât unitatea atomică de masă.
Exemple: Masele atomice relative se găsesc în tabelul de pe coperta manualului.
Analizând informațiile din tabel observă valorile maselor atomice:
Element Simbol Masa atomică relativă A Masa atomică rotunjită
Sodiu Na 22,99 23
Sulf S 32,06 32
Clor Cl 35,492 35,5
Datorită faptului că sunt milioane de atomi într-o cantitate extrem de mică dintr-o substanță, pentru exprimarea cantității de substanță este folosită unitatea de măsură fundamentală în S.I. numită mol
Prin determinări experimentale exacte, s-a stabilit că un mol de atomi din orice element chimic conține 6,022·1023 atomi. Acest număr este numărul lui Avogadro (NA).
m = 56 g Fe
n = 1 mol de Fe care conține 6,022 · 1023 atomi de Fe
Masa atomică relativă a unui element chimic depinde de: – masele atomice relative ale izotopilor săi; – ponderea izotopilor în compoziția
elementului în natură.
Elementul clor este format din doi izotopi:
Cl 35 17 în proporție de 75,4%;
Cl 37 17 în proporție de 24,6%.
Masa atomică relativă a elementului clor se calculează conform formulei:
A = 75,4 100 · 35 + 24,6 100 · 37 = 35,492 u.a.m.
Molul de atomi reprezintă cantitatea de substanță, care conține 6,022 · 1023 atomi. Se notează cu n sau cu litera grecească ν (niu). Masa unui mol de atomi este egală cu masa atomică exprimată în grame.
Atenție! Nu confunda masa și cantitatea de substanță! Sunt mărimi fizice diferite.
Mărimea fizică
Simbol Unitate de măsură (S.I.) Simbol
masa m kilogram kg
cantitatea de substanță n sau ν (niu) mol mol
PROBLEME REZOLVATE
1. Ce cantitate (mol) reprezintă 11,2 g Fe? (AFe = 56)
dacă 1 mol Fe .... cântărește 56 g
x mol Fe ............... vor cântări 11,2 g x = 11,2 56 = 0,2 mol Fe
2. Calculează masa a 2 mol de Cu. (ACu = 64)
dacă 1 mol Cu ..... cântărește 64 g
2 mol Cu .............. vor cântări x g x = 2 · 64 1 = 128 g Cu
3. Câți atomi se găsesc în 16 g de S?
Ce știm?
1. 1 mol S cântărește 32 g S (AS = 32).
2. Într-un mol de S, se găsesc 6,022 · 1023 atomi.
Atenție! Rezultatele obținute în aplicațiile alăturate conțin: – valoare numerică (0,2 la ex. 1 și 128 la ex. 2);
– unitate de măsură (mol la ex. 1 și g la ex. 2); – substanța (Fe la ex. 1 și Cu la ex. 2).
Din valoarea obținută pentru masă, calculăm cantitatea de sulf (mol), apoi se determină numărul de particule (atomi).
32 g S ................. 1 mol 16 g S ................. x mol x = 0,5 mol S
1 mol S .............. conține 6,022 · 1023 atomi S
0,5 mol S .......... conțin y atomi de S y = 3,011 · 1023 atomi S
De reținut!
Masa atomică relativă A este numărul care arată de câte ori masa unui atom este mai mare decât unitatea atomică de masă. În calcule, se lucrează cu masa atomică rotunjită.
Molul de atomi reprezintă cantitatea de substanță care conține 6,022 · 1023 atomi și are masa egală cu masa atomică relativă a atomului, exprimată în grame.
Aplică ce ai învățat
1. Calculează și completează pe caiet spațiile libere din tabel: Număr de p+
de e –
de n0
2. Elementul A are numărul atomic cu 3 mai mic decât cel al elementului B. Elementul B are numărul de masă 27, iar numărul de neutroni este mai mare cu o unitate decât numărul de electroni. Determină numărul atomic, scrie simbolul și denumirea elementelor A și B.
3. Un elev desenează cu creionul. Mina de creion conține numai atomi de carbon. Știind că din mina de creion s-au consumat 0,75 mg, determină numărul de atomi de carbon rămași pe foaie.
4. O monedă din bronz, cu masa de 2 g, conține 20% staniu și restul cupru. Calculează cantitatea (în mol) de staniu și de cupru din monedă.
3.1.3. ÎNVELIȘUL DE ELECTRONI
În imaginile de mai jos, sunt prezentate modelul planetar al atomului și
Sistemul Solar. Ce asemănări observi între cele două sisteme? Ce particule subatomice studiate recunoști?
În centrul Sistemului Solar, se află Soarele, iar în partea centrală a atomului este nucleul.
Înveliș de electroni
Modelul planetar al atomului
În nucleu se văd nucleonii strâns legați. În jurul nucleului, se observă alte particule care se mișcă pe traiectorii, asemănător mișcării planetelor în jurul Soarelui. Aceste particule se numesc electroni (simbol e –).
Învelișul de electroni reprezintă totalitatea electronilor care se rotesc în jurul nucleului unui atom.
Știind că atomul este neutru din punct de vedere electric, deducem că, într-un atom, numărul protonilor este egal cu numărul electronilor
Învelișul de electroni al atomului are structură stratificată. Conține maximum 7 straturi, numerotate de la nucleu către exterior cu cifre de la 1, 2, ..., 7 sau cu literele K, L, M, N, O, P, Q.
CE ȘTIU?
• Atomul este alcătuit din nucleu și înveliș de electroni.
• Atomul este neutru din punct de vedere electric.
CE VOI AFLA?
• Ce structură are învelișul de electroni.
Sistemul Solar
Electronii realizează două tipuri de rotații:
– în jurul nucleului;
– în jurul propriilor axe.
Caracteristicile electronilor:
• Sarcina electrică q = –1,6 · 10–19 C
• Masa m = 9,1 · 10–31 kg (adică de 1835 ori mai mică decât masa unui atom de hidrogen)
Într-un atom, electronii tind să ocupe pozițiile cele mai stabile, caracterizate de energia cea mai mică. Energia straturilor (E) crește de la nucleu către exterior. Aceasta este și ordinea de repartizare a electronilor pe straturi numită structură electronică sau configurație electronică.
Numărul maxim de electroni (Nmax), dintr-un strat n (n = 1, 2, 3, 4), este dat de relația: Nmax = 2 · n2
Astfel:
– stratul 1(K) – 2 × 12= maxim 2 e –
– stratul 2(L) – 2 × 22 = maxim 8 e –
– stratul 3(M) – 2 × 32 = maxim 18 e –
Repartizarea electronilor pe straturi
În exemplele de mai jos sunt prezentate două modele de repartizare a electronilor pe straturi:
8 16 O
Structura electronică a: 10Ne
Structura electronică a: 19K
Structura electronică a: 12Mg
1(K) 2e
2(L) 3(M)
1(K)
Activitate individuală
• Pentru elementele 2He, 18Ar, 11Na, repartizează electronii pe straturi, conform modelului de mai sus. Observă câți electroni au atomii elementelor.
Doi electroni pe stratul 1(K) reprezintă o configurație stabilă (dublet)
Pe celelalte straturi (L-Q), configurația stabilă este de opt electroni (octet).
Atomul care are configurație stabilă pe ultimul strat este un atom stabil.
Elementele ai căror atomi au structuri stabile pe ultimul strat sunt gazele rare numite și gaze nobile.
Reprezintă structura electronică a atomilor elementelor Mg 24 12 și Al 27 13 .
Există o deosebire între cele două structuri?
După repartizarea electronilor pe straturi, vei observa că structurile atomilor celor două elemente succesive (Z = 12, Z = 13) se deosebesc printr-un electron aflat în ultimul strat. Acest electron se numește electron distinctiv.
Pentru înțelegerea structurii atomului și a învelișului de electroni, accesează http://lectii-virtuale.ro/http:// www.ptable.com/.
Atomul este neutru din punct de vedere electric, deoarece numărul protonilor din nucleu este egal cu numărul electronilor din învelișul electronic.
Învelișul de electroni reprezintă totalitatea electronilor care se rotesc în jurul nucleului.
Numărul maxim de electroni (Nmax), din stratul n (n = 1, 2, 3, 4), este dat de relația: Nmax = 2 · n2
Structurile formate din doi electroni pe stratul 1(K) și din opt electroni în alte straturi sunt stabile (structură stabilă de dublet și structură stabilă de octet). De reținut!
Aplicații
La exercițiile 1, 2 și 3, alege răspunsul corect.
1. Este adevărat că elementul chimic E 11 5 are:
a) 6 neutroni în nucleu; b) 16 electroni pe straturi; c) 11 electroni în nucleu; d) 5 electroni pe stratul L.
2. Simbolul izotopului hidrogenului care are în nucleu 1 proton și 2 neutroni este:
a) H 1 2 ; b) H 1 1 ; c) H 3 1 ; d) H 2 3 .
3. Calculează și stabilește care afirmație este adevărată:
a) 7 g de Fe reprezintă 0,125 mol. b) Atomul de Fe are în nucleu 56 de protoni. c) 2 mol de Fe reprezintă 52 g. d) În 5,6 g de Fe se găsesc NA atomi de Fe.
4. Stabilește corespondența dintre termenii din coloana A și informațiile din coloana B, indicând, în dreptul cifrelor din coloana A, literele corespunzătoare din coloana B
… 1. Sodiu
… 2. Heliu
… 3. Potasiu
… 4. Neon
a. Atom cu 8 electroni pe ultimul strat
b. Configurație stabilă de dublet
c. Atomul are sarcina nucleară +11
d. Electronul distinctiv este pe stratul K
e. Are 1 electron pe stratul N
5. Descoperă simbolurile chimice ascunse în cuvintele de mai jos. Scrie corect simbolurile și indică denumirile elementelor corespunzătoare. a) ȘCOALA ALTFEL; b) SĂPTAMÂNA VERDE; c) NICOLAE TECLU.
6. Substanța alcătuită din atomii elementului E este majoritară în aer. Elementul E se găsește răspândit sub forma unui amestec de izotopi A și B cu abundența 99,6%, respectiv 0,4%, a căror structură este prezentată în imaginile alăturate.
Care este elementul E? Calculează masa atomică relativă a elementului E.
7. Fosforul, purtătorul de lumină și viață, este prezent în aproape toate procesele chimice și fiziologice din organism. Care este structura atomului de fosfor P 31 15 ? Câți electroni se află pe ultimul strat în 3,1 g de P?
8. Urzica are 100 mg de fier/100 g de plantă. Dacă necesarul zilnic de fier, pentru un adult, este de 10 mg, ce masă de urzici trebuie consumată pentru a asigura necesarul zilnic de fier? Câți mol de atomi și câți atomi se găsesc în 10 mg de fier?
9. O substanță compusă este alcătuită din elementele A, B și C. Determină numerele atomice ale elementelor și scrie simbolurile chimice, denumirile și structura învelișului electronic, știind că între acestea există relațiile:
ZA – ZB = 2;
ZB – ZC = 9;
ZB + ZC – ZA = 6.
CE ȘTIU?
• Ce este atomul și care sunt părțile lui componente.
• Totalitatea atomilor cu același număr atomic Z formează un element chimic.
CE VOI AFLA?
• Cum sunt organizate elementele chimice.
• Ce este Tabelul Periodic.
Dimitri Ivanovici Mendeleev (1834-1907)
3.2. TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
3.2.1. STRUCTURA TABELULUI PERIODIC
Descoperirea unui număr mare de elemente a dus la necesitatea organizării acestora. Dimitri Ivanovici Mendeleev este primul chimist care a reușit, după un studiu îndelungat, să aranjeze elementele cunoscute în ordinea crescătoare a masei lor atomice, într-un tabel în care elementele cu proprietăți asemănătoare se găseau unele sub altele.
Cercetând cu atenție relația dintre masele atomice și proprietățile elementelor, ajunge la concluzia că proprietățile fizice și chimice se repetă în mod periodic. Astfel, Mendeleev descoperă legea periodicității.
După descoperirea structurii atomului, s-a constatat că proprietățile elementelor depind de numărul atomic Z.
Legea periodicității: Proprietățile chimice și fizice ale elementelor se repetă în mod periodic, în funcție de numărul atomic Z.
Alcătuirea Tabelului Periodic al elementelor
Urmărind așezarea elementelor în Tabelul Periodic din imaginea alăturată, observăm că acesta este alcătuit din șiruri orizontale de elemente numite perioade, și coloane verticale de elemente, numite grupe.
Observă și identifică!
Fiecare perioadă conține un număr bine determinat de elemente. Analizează Tabelul Periodic și completează pe caiet numărul de elemente existent în fiecare perioadă.
Perioadele, notate cu cifre de la 1 la 7, sunt șiruri orizontale care conțin 2, 8, 18 sau 32 de elemente. Fiecare perioadă se termină cu un gaz rar.
Cele șapte șiruri de elemente din Tabelul Periodic se numesc perioade
Analizează Tabelul Periodic.
Identifică câte elemente se găsesc în fiecare grupă din Tabelul Periodic.
Grupele sunt coloane notate cu cifre de la 1 la 18.
Ordonează grupele în funcție de numărul elementelor.
• opt coloane care conțin mai mult de 5 elemente. Acestea se numesc grupe principale (1, 2, 13, 14, 15, 16, 17, 18). Dacă se folosește notarea cu cifre romane, după numărul grupei se menționează litera A (ex.: IA, IIA, IIIA, IVA, VA, ..., VIIIA).
• zece coloane cu mai puține elemente. Acestea se numesc grupe secundare (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12). Dacă se folosește notarea cu cifre romane, după numărul grupei se menționează litera B.
Coloanele verticale din Tabelul Periodic se numesc grupe Tabelul Periodic conține 18 grupe notate cu cifre arabe.
Prin intersectarea liniilor care delimitează grupele cu perioadele, se formează căsuțe în care sunt scrise simbolurile elementelor chimice. În fiecare căsuță, sunt înscrise: simbolul chimic, numărul atomic Z și masa atomică. Exemplu: căsuța bromului.
Număr atomic
Poziția unui element chimic în Tabelul Periodic este reprezentată prin perioada și grupa în care este situat elementul.
Br se află în grupa 17, perioada 4.
Metale alcalino-pământoase Metale tranziționale
Halogeni
alcaline Gaze rare nemetale metale
Grupele 1-12 conțin doar metale, grupele 17 și 18 conțin doar nemetale, iar grupele 13,14,15,16 conțin atât metale, cât și nemetale. Hidrogenul este nemetal, dar se scrie la grupa 1. Heliul este încadrat în grupa 18, deoarece este gaz rar. (Accesează și http://www.ptable.com/.)
De reținut!
Tabelul Periodic al elementelor cuprinde toate simbolurile elementelor cunoscute și este format din 18 grupe și 7 perioade. Grupa este coloana în care se află simbolurile elementelor cu proprietăți asemănătoare. Perioada este șirul de elemente cuprins între două gaze rare succesive (excepție perioada 1).
Dispunerea elementelor în Tabelul Periodic respectă legea periodicității.
Poziția unui element în Tabelul Periodic este reprezentată de perioada și grupa în care este situat.
În funcție de caracterul chimic, elementele din Tabelul Periodic se clasifică în metale și nemetale.
Aplică ce ai învățat
1. Care dintre elementele F, K, Ca, O, Ne, Li, fac parte din perioada a 2-a?
2. Denumește elementele care se găsesc în grupa 13.
3. Observă structura Tabelului Periodic și răspunde la următoarele întrebări:
• Cum variază numărul atomic Z în perioadă? Dar în grupă?
• Care este numărul de gaze rare și în ce grupă se găsesc?
• Care nemetal are cel mai mic număr atomic?
• Unde se găsesc metalele în Tabelul Periodic?
• Ce element se găsește în grupa 17 perioada 5?
CE ȘTIU?
• Elementele sunt scrise în Tabelul Periodic în ordinea crescătoare a numărului atomic Z.
• Tabelul Periodic al elementelor este alcătuit din grupe și perioade.
CE VOI AFLA?
• Legătura dintre structura electronică a unui atom și locul ocupat de elementul chimic în Tabelul Periodic.
3.2.2. RELAȚIA DINTRE STRUCTURA ÎNVELIȘULUI
DE ELECTRONI ȘI POZIȚIA OCUPATĂ DE ELEMENT ÎN TABELUL PERIODIC
Poți stabili o corespondență între structura învelișului de electroni al unui element, grupa și perioada în care se află?
Activitate individuală
1. Completează pe caiet tabelul de mai jos. Consultă Tabelul Periodic și compară numărul electronilor de pe ultimul strat cu numărul grupei.
Element chimic
Litiu 3
Sodiu 11
Magneziu 19
Calciu 20
Concluzie Atomii elementelor din grupele 1 și 2 au numărul electronilor de pe ultimul strat egal cu numărul grupei.
2. Pentru atomii elementelor Al, O, Si, F, P, Ar, stabilește numărul electronilor de pe ultimul strat și compară-l cu numărul grupei în care se află elementul, după modelul de mai jos:
Ar: Z = 18 structura electronică: O : Z = 8 structura electronică: E 8e –8e – grupa 18 2(L) 3(M) 1(K) 2e –+ E 6e – 2(L) 1(K) 2e –+ grupa 16
Concluzie Atomii elementelor din grupele 13,14,15,16,17,18 au numărul electronilor de pe ultimul strat egal cu cifra unităților din numărul grupei.
3. Completează în caiet tabelul de mai jos și compară structura electronică a atomilor elementelor date.
Element chimic Simbol Z Nr. de electroni Strat 1 (K) Strat 2 (L) Strat 3 (M) Grupa Perioada
Sodiu 11
Magneziu 12
Aluminiu 13
Consultă Tabelul Periodic și identifică perioada în care se află elementele analizate. Vei constata că toate aceste elemente se află în aceeași perioadă.
Concluzie Elementele care au în structura atomică același număr de straturi ocupate cu electroni se află în aceeași perioadă. Numărul perioadei este egal cu numărul ultimului strat.
Cunoscând poziția unui element în Tabelul Periodic, vei afla:
1. Informații cu privire la structura atomului
Exemplu:
Cunoscând poziția elementului în Tabelul Periodic, se poate afla configurația electronică și numărul atomic Z.
Sulful se găsește în grupa 16, perioada 3.
6 electroni pe ultimul strat 3 straturi
Se stabilește structura electronică: E
2. Caracteristicile atomului și anumite proprietăți ale elementului
Exemplu:
Carbonul are Z = 6 și A = 12.
Folosind noțiunile învățate despre atom, deduci: – în nucleu se găsesc 6 protoni (Z)
și (12 – 6) = 6 neutroni (A – Z); – în învelișul electronic se găsesc 6 electroni (Z) repartizați pe straturi, astfel: E
3(M) 1(K) 2e –+
6e – total 16 e – Z = 16 2(L)
8e –
Analizând structura ultimului strat electronic, deduci: C se găsește în: perioada 2 (atomul de C are în curs de completare stratul 2) grupa 14 (atomul de C are 4 electroni pe ultimul strat)
De reținut!
Poziția unui element în Tabelul Periodic este dată de structura electronică a atomilor elementului respectiv.
Pentru elementele situate în grupele 1 și 2, numărul electronilor de pe ultimul strat este egal cu numărul grupei.
Pentru elementele din grupele 13 - 18, numărul electronilor de pe ultimul strat este egal cu cifra unităților din numărul grupei.
Numărul perioadei este egal cu numărul ultimului strat (în curs de completare).
Aplicații
1. Un element are pe stratul 3(M) – 7 electroni. Stabilește structura învelișului de electroni al atomilor elementului și poziția acestuia în Tabelul Periodic.
2. Un element X are Z = 14. Determină numărul de protoni, numărul de electroni, repartiția electronilor pe straturi și poziția elementului în Tabelul Periodic.
3. Folosind Tabelul Periodic, subliniază cu o linie metalele și cu două linii nemetalele din următorul șir de elemente: Cu, S, Al, Br, O, K, N, Fe, Ne, C, Au, Zn, P, Ag, Ar, H.
4. Un element X are numărul atomic Z = 15. Stabilește, pe baza structurii electronice, poziția elementului în Tabelul Periodic. Consultă Tabelul Periodic și identifică elementul.
5. Configurația electronică a atomilor unui element este: 1(K) – 2e –; 2(L) – 8e –; 3(M) – 8e –; 4(N) – 2e –. Determină poziția elementului în Tabelul Periodic.
6. Despre atomii elementelor X, Y, T, W se cunosc:
a) X are 3 protoni și 4 neutroni;
b) Y are 5 protoni și 6 neutroni;
c) T are 9 protoni și 10 neutroni;
d) W are 4 protoni și 5 neutroni.
Folosind aceste informații și corelându-le cu noțiunile învățate, determină pentru fiecare element: Z, A, structura învelișului electronic, poziția elementului în Tabelul Periodic.
7. Completează pe caiet spațiile libere cu unul din termenii din paranteză, astfel încât afirmațiile următoare să fie corecte:
a) Într-un nucleu, numărul … (nucleonilor/electronilor) se notează cu A și se numește număr de masă.
b) Simbolul elementului chimic potasiu este … (Po/K).
c) Elementul chimic cu … (Z = 13/Z = 23) are 3e – pe stratul M.
d) Unitatea de măsură pentru … (masă/cantitate de substanță) se numește mol.
e) Elementul chimic cu Z = 16 este situat în grupa … (6/16) și perioada a … (3/2).
8. Citește fiecare enunț. Dacă enunțul este adevărat, notează litera A, iar dacă este fals, notează litera F.
a) Atomii elementului cu Z = 5 și A =11 au în alcătuire 5p+, 5n0, 6e –.
b) Electronii care aparțin aceluiași strat au aceeași energie.
c) Numărul de atomi dintr-un mol de hidrogen este diferit față de numărul de atomi dintr-un mol de oxigen.
d) Perioada este șirul orizontal cuprins între două gaze rare succesive.
e) Elementul ai cărui atomi au pe al treilea strat cu 1e – mai puțin decât pe penultimul strat se află situat în grupa a 16-a, perioada a 3-a.
9. A. Clorul are numărul atomic Z = 17 și numărul de masă A = 35. Care afirmație este corectă?
a) în nucleul atomului se găsesc 17 nucleoni; b) în nucleul atomului se găsesc 18 neutroni; c) în învelișul electronic se găsesc 18 electroni; d) în învelișul electronic se găsesc 35 electroni.
B. Atomul X 4 2 :
a) are structură stabilă de octet; b) are 4 electroni în învelișul electronic; c) se află situat în grupa 1, perioada 1; d) este un gaz rar.
C. Numărul maxim de electroni de pe stratul M este: a) 8; b) 18; c) 2; d) 32.
D. Gazele rare se găsesc situate în grupa: a) 2; b) 6; c) 18; d) 8.
10. În 1991, în nordul Italiei, s-a găsit corpul înghețat, perfect conservat al unui om preistoric. Mostre din oasele, părul, cizmele și hainele sale au fost datate cu un izotop al carbonului, și au arătat că Ötzi a trăit în urmă cu aproximativ 5500 de ani. Scrie simbolul izotopului folosit, știind că acesta are în nucleu cu doi neutroni mai mult decât izotopul din imaginea alăturată.
11. Potasiul are doi izotopi naturali 39K și 41K, iar masa atomică relativă este 39,0983. Calculează răspândirea izotopilor în natură, exprimată în procente de masă.
12. Scrie configurația electronică a elementelor cu următoarele caracteristici:
a) X este metal alcalin din perioada a 2-a.
b) Y are 3 electroni pe stratul al 3-lea.
c) Z este un gaz rar din perioada a 2-a.
13. Determină cantitatea, în mol de atomi, din: a) 4 g de Cu; b) 0,3 g de Ag; c) 8 g de Br.
14. Îngrășămintele chimice sunt substanțe care asigură solului azot, potasiu și fosfor, elemente necesare creșterii și dezvoltării plantelor. Scrie:
a) Structura electronică a atomilor de potasiu, azot și fosfor.
b) Poziția elementelor în Tabelul Periodic.
c) Tipul fiecărui element chimic (metal/nemetal).
SCHEMĂ RECAPITULATIVĂ
Atom Nucleu
118 elemente sistematizate în
Tabelul Periodic
Înveliș de electroni (e –)
Z protoni (p+)
(A–Z) neutroni (n0)
Nemetale
Metale
perioade
Numărul stratului în curs de completare = numărul perioadei
• sunt solide, cu excepția mercurului, care este lichid
• prezintă luciu metalic
• sunt bune conducătoare de electricitate și căldură
• sunt maleabile și ductile
• se dizolvă în topitura altor metale, formând aliaje (vezi pagina 91)
repartizați pe 7 straturi electronice K, L, M, N, O, P, Q
Perioada 2 Grupa 16 18 grupe
Numărul electronilor de pe ultimul strat = cifra unităților din numărul grupei Ex.: 1(K) – 2e –2(L) – 6e –
• se găsesc în toate stările de agregare
• sunt izolatoare termic și electric, cu excepția grafitului
• cele solide sunt sfărâmicioase (vezi pagina 91)
TEST DE EVALUARE
Se acordă 1p din oficiu.
I Completează pe caiet spațiile libere cu unul din termenii din paranteză, astfel încât afirmațiile următoare să fie corecte:
a) Într-un atom, numărul protonilor este egal cu numărul ... (neutronilor/electronilor).
b) Elementul chimic cu numărul atomic 12 este … (1224Mg/612C).
c) Izotopii … (612E/147E ) și 614E aparțin aceluiași element chimic.
d) Elementul situat în grupa 2 și perioada 3 are … (Z = 5/Z = 12).
e) O cantitate de 2 mol de Na conține … (6,022 ⋅ 1023 atomi/12,044 ⋅ 1023) atomi. (1,5p)
II Citește fiecare enunț. Dacă apreciezi că enunțul este adevărat, notează, pe caiet, litera A, iar dacă apreciezi că enunțul este fals, notează litera F.
a) Atomul elementului 3580X are 35p+, 45n0 , 35e –
b) În 18 g de Be (ABe = 9) se află 6,022 ⋅ 1023 atomi.
c) Elementul cu Z = 9 are structură stabilă de octet.
d) Atomii elementului cu Z = 13 au pe ultimul strat 3e –.
e) Stratul N poate fi ocupat cu maxim 18e –. (1,5p)
III Iodul este un element esențial în alimentația noastră. Insuficiența de iod poate duce la mărirea glandei tiroide. Pentru a nu exista probleme de sănătate, în sarea de masă se adaugă mici cantități de iod (sare iodată). Iodul are în nucleu 53 protoni și 74 neutroni.
a) Notează simbolul iodului, indicând numărul atomic și numărul de masă.
b) Calculează numărul de electroni existenți în 2,54 g de iod.
c) Ce masă are 1 atom de iod? (1,5p)
IV Vitamina C a fost folosită în scop medicinal încă din secolul al XVIII-lea, în mod special pentru a trata sau pentru a preveni scorbutul. Aceasta are în compoziție 40,92% carbon, în procente de masă. Ce cantitate de carbon și câți atomi de carbon se găsesc într-un comprimat ce conține 1 g de vitamina C? (1,5p)
V Corpul uman conține, în medie, 25 grame de magneziu. Nevoile zilnice din acest mineral sunt apreciate la 0,0125 mol. Magneziul este un mineral care acționează ca un factor de creștere și este tonic general, esențial pentru celulă. Analizează informațiile înscrise pe eticheta unei sticle de apă minerală și precizează daca 2 L de apă pe zi sunt suficienți pentru a satisface nevoia de magneziu a organismului. Argumentează răspunsul. (1,5p)
VI Un instrument decorativ numit furtună în sticlă reacționează la vreme într-un mod misterios. A fost folosit pe nave încă din anii 1750, pentru a prezice starea vremii, de către Charles Darwin, când se îndrepta spre Insulele Galapagos. Acest instrument conține un amestec de substanțe anorganice și organice. Una dintre substanțele anorganice are în compoziție elementele X, Y, Z. Dacă atomii elementului X ar pierde electronul de pe stratul 4(N), ar căpăta structură stabilă. Atomii elementului Y au 7 protoni în nucleu și formează substanța majoritară în aer, iar elementul Z are 6 electroni pe al 2-lea strat. Scrie structura electronică a atomilor elementelor X, Y, Z și stabilește poziția lor în Tabelul Periodic. (1,5p)
COMPUȘI IONICI. MOLECULE
Compuși ionici
Molecule
Valența
Formula chimică
Substanțele sunt formate din atomi, ioni sau molecule. Vei afla că atomii, pentru a forma configurație stabilă, pot ceda, accepta sau pune în comun electronii de pe ultimul strat. Această proprietate a atomilor se numește valență și duce la formarea de substanțe simple sau compuse. Fiecărei substanțe îi corespunde o notare simplificată, unică, numită formulă chimică, pe care vei învăța să o stabilești în acest capitol.
CE ȘTIU?
• Atomul este o particulă neutră din punct de vedere electric.
• Configurațiile de dublet și de octet sunt configurațiile cele mai stabile.
CE VOI AFLA?
• Ce sunt ionii.
• Cum se formează compușii ionici.
• Care sunt principalele proprietăți fizice ale compușilor ionici.
4.1. IONI. COMPUȘI IONICI
Culorile artificiilor sunt date de prezența unor ioni în substanțele supuse combustiei. Ce sunt ionii? Cum se formează un ion?
4.1.1.
FORMAREA IONILOR
Analizează structurile electronice reprezentate. Care dintre atomi este gaz rar?
Compară structurile electronice ale atomilor elementelor din imagine cu structura gazului rar. Cum pot dobândi atomii acestor elemente structura stabilă a gazului rar?
Concluzie
Atomii care nu au configurație stabilă pe ultimul strat pot dobândi configurație stabilă prin:
• cedarea electronilor de pe ultimul strat, dacă numărul acestora este mai mic de patru;
• acceptarea de electroni pe ultimul strat, până la realizarea octetului, dacă numărul electronilor de pe ultimul strat este mai mare de patru.
Speciile chimice cu configurații stabile, provenite din atomi prin cedare sau prin acceptare de electroni, se numesc ioni.
Completează tabelul și diferențiază sarcinile electrice pe care le au atomii reprezentați și ionii obținuți, după cedarea/acceptarea de electroni.
Concluzie
Ionii sunt specii chimice încărcate cu:
– sarcini electrice pozitive, dacă numărul electronilor este mai mic decât numărul protonilor; – sarcini electrice negative, dacă au numărul electronilor mai mare decât numărul protonilor.
Valoarea sarcinii electrice a unui ion este egală cu diferența dintre numărul sarcinilor electrice pozitive (numărul protonilor din nucleu) și numărul sarcinilor electrice negative (numărul electronilor din învelișul electronic).
Ionii încărcați cu sarcini electrice pozitive se numesc cationi, iar ionii încărcați cu sarcini electrice negative se numesc anioni.
Simbolul ionului conține simbolul elementului chimic și sarcina electrică.
Procesul de ionizare (de transformare a unui atom în ion) pentru atomii de Mg și O, se modelează astfel:
Mg – 2e – Mg2+ atom ion pozitiv O + 2e – O 2–atom ion negativ
Activitate individuală
Reprezintă procesele de ionizare pentru atomii de Na, Al, Cl și S. Compară caracterul chimic al elementelor care formează ioni pozitivi cu caracterul chimic al elementelor care formează ioni negativi.
Concluzie
Formarea ionilor pozitivi (cationi)
M – n e – M n+ cation
M – metal și n – numărul electronilor cedați
Formarea ionilor negativi (anioni)
E + n e – E n–anion
E – nemetal și n – numărul electronilor acceptați
Elementele care formează ioni pozitivi au caracter metalic.
Elementele care formează ioni negativi au caracter nemetalic.
Ionii și atomii care au același număr de electroni se numesc izoelectronici.
Aplică ce ai învățat
1. Completează pe caiet spațiile libere cu termenii potriviți, astfel încât acestea să exprime adevăruri științifice:
• Elementele ai căror atomi formează anioni au caracter … .
• Pentru a dobândi structura stabilă de octet, atomii de calciu … electroni și formează ioni … .
• Atomii de … formează anioni cu sarcina electrică 2–, izoelectronici cu Ne.
• Elementul ai cărui atomi formează ioni cu sarcina pozitivă 2+, prin cedarea electronilor de pe stratul L, este situat în grupa … și perioada … .
2. Găsește mai multe criterii și clasifică următoarele specii chimice: N, K+, S2–, Ca, Cl–, Al3+, Na+.
3. Elementul X este esențial în alimentația noastră, fiind necesar pentru producerea hormonului tiroidian. Elementul X este adăugat în sarea de masă sub formă de anioni, fiecare având sarcină (1–) și numărul de masă 127. Determină numărul de protoni, de neutroni și de electroni dintr-un anion al elementului X, știind că numărul atomic este 53.
Pentru curioși
√ Sarea se extrage din zăcămintele subterane prin operații mecanizate sau în soluție (prin sondare). Din soluție, sarea se separă prin recristalizare, în evaporatoare deschise sau închise.
Dicționar
• Structura Lewis – reprezintă modelarea formării unei substanțe cu ajutorul simbolurilor chimice ale atomilor și al punctelor pentru simbolizarea electronilor de pe ultimul strat.
4.1.2. FORMAREA COMPUȘILOR IONICI
România este o țară cu tradiție în exploatarea sării de bucătărie. În prezent, minele vechi de sare, reamenajate, au destinații turistice ori sunt folosite în tratarea afecțiunilor respiratorii.
Sarea de bucătărie are denumirea științifică de clorură de sodiu.
Activitate individuală
Formarea clorurii de sodiu
Analizează, în modelarea de mai jos, structurile electronice periferice ale atomilor de Na și Cl.
Interpretează!
Ce caracter chimic au elementele?
Cum ajung atomii la configurații stabile?
Ce particule se formează?
Formarea sării poate fi modelată folosind simbolurile Lewis:
Na + Cl metal nemetal
Na+ + Cl
NaCl clorura de sodiu
Atomul de Na (metal) cedează electronul atomului de clor Cl (nemetal) și astfel se formează ionii Na+ și Cl–Ionii formați, Na+ și Cl–, încărcați cu sarcini electrice opuse, se atrag și formează compusul stabil denumit clorură de sodiu, cunoscut în practică sub numele de: sare, sare gemă, sare de masă sau sare de bucătărie.
Compusul format este neutru din punct de vedere electric, deoarece numărul sarcinilor negative este egal cu numărul sarcinilor pozitive.
Sarea pură (clorura de sodiu) este un compus ionic, format din ioni pozitivi (Na+) și ioni negativi (Cl–).
Clorura de magneziu este utilizată ca material degivrant (înlătură stratul de gheață) și antiderapant. Este această substanță un compus ionic?
Descoperă, în modelarea alăturată, cum se formează clorura de magneziu. Cei doi electroni cedați de un atom de Mg sunt acceptați de doi atomi de Cl. Se formează un ion de Mg2+ și doi ioni de Cl– care, fiind de semn contrar se atrag, formând un compus ionic.
Clorura de magneziu se notează MgCl2. În această notare, se folosesc simbolurile chimice ale elementelor din compus și indici numerici lângă fiecare simbol, pentru a arăta raportul dintre numărul ionilor Mg2+ și Cl–Atenție: indicele 1 nu se scrie.
Prin cedarea și acceptarea de electroni, între atomii unui metal și atomii unui nemetal, se formează ioni pozitivi (cationi) și ioni negativi (anioni).
Ionii formați se atrag, deoarece au sarcini electrice opuse și formează un compus stabil numit compus ionic.
Compusul ionic este neutru din punct de vedere electric, deoarece numărul electronilor cedați este egal cu numărul electronilor acceptați. Astfel, numărul sarcinilor pozitive este egal cu numărul sarcinilor negative.
Activitate individuală
Recunoaște anionii și cationii din tabelul de mai jos. Compară compușii ionici în funcție de anionii și cationii din care sunt formați.
Cl– KCl Clorură de potasiu
S2– K2S Sulfură de potasiu
O2– K2O Oxid de potasiu
NaCl
Clorură de sodiu
Na2S Sulfură de sodiu
Na2O Oxid de sodiu
MgCl2
Clorură de magneziu
CaCl2
Clorură de calciu
MgS Sulfură de magneziu CaS Sulfură de calciu
MgO Oxid de magneziu CaO Oxid de calciu
Concluzie Varietatea compușilor ionici este evidențiată în tabel, unde se observă că există câte trei compuși ionici care conțin același cation și câte patru compuși ionici care conțin același anion.
Prezența unor cationi într-un compus ionic poate fi pusă în evidență prin colorarea diferită a flăcării de către aceștia, așa cum poți vedea în imaginile din tabelul următor:
Galben-închis
Violet Roșu-deschis
Galben-verzui Verde-închis
Colorarea
flăcării
Activitate individuală
Urmărește experimentul demonstrativ efectuat de profesor pentru a identifica compușii ionici din cinci probe, notate cu cifre de la 1 la 5.
Fiecare probă conține una din următoarele substanțe: clorura de cupru (CuCl2), clorura de sodiu (NaCl), clorura de potasiu (KCl), clorura de calciu (CaCl2) și clorura de bariu (BaCl2).
Mod de lucru: se țin în flacăra becului de gaz, pe rând, substanțele din cele cinci probe, folosind mine de creion curățate înainte.
Notează culorile flăcărilor în tabel și identifică substanța din fiecare probă.
Numărul probei Culoarea flăcării Cationul identificat Compusul ionic din probă
Concluzie
Colorarea flăcării de către cationi a putut fi folosită pentru identificarea substanțelor din probe.
Aplică ce ai învățat
Scrie pe caiet litera A, dacă enunțul este adevărat, și litera F, dacă enunțul este fals.
a) Compușii ionici se formează prin transfer de electroni de la atomii de metal la atomii de nemetal. A/F
b) În compusul ionic MgX2 – particulele componente sunt izoelectronice dacă X este clorul. A/F
c) Într-un compus ionic, numărul sarcinilor pozitive este egal cu numărul sarcinilor negative. A/F
d) Un atom al elementului E are pe straturile L și M același număr de electroni y și pe stratul N, are (y–4)/2 electroni. Atomul cedează (y–4) electroni atomului de oxigen, pentru realizarea structurii stabile. A/F
4.1.3. PROPRIETĂȚILE FIZICE ALE COMPUȘILOR IONICI
Autorul unuia dintre cele mai frumoase basme românești, Sarea în bucate, aseamănă iubirea cu substanțe diferite: mierea, zahărul și sarea.
Cât de importante sunt proprietățile substanțelor? Sarea este cel mai cunoscut compus ionic. Ce proprietăți au substanțele ionice?
Dicționar
• Electrozi – conductori electrici care, introduși într-un mediu (soluție sau topitură) ce conține ioni liberi, închid un circuit electric.
Compus ionic
Dizolvarea clorurii de sodiu în apă
Activitate de grup
Stabiliți sarcinile de lucru cu colegii din grup pentru următoarele trei activități. După desfășurarea fiecărei activități, completați observațiile și concluziile într-o fișă de lucru.
Substanțe și ustensile: patru sticle de ceas cu probe din substanțe ionice diferite (KI, BaCl2, NaCl, Na2S), pahare Berzelius, baghete, spatule, circuit electric (baterie, cabluri, bec, întrerupător, electrozi).
1. Analizați substanțele ionice din probele notate cu cifre de la 1 la 4 și comparați proprietățile lor fizice observabile. Notați proprietățile pe fișă într-un tabel, după modelul de mai jos.
Numărul probei
Proprietăți fizice
Stare de agregare Solubilitate Conductibilitate electrică
Concluzie probele conțin substanțe ... sub formă de ... .
2. Verificați practic solubilitatea în apă a compușilor ionici din probele de mai sus și notați observațiile în tabelul cu proprietăți fizice.
Mod de lucru: Puneți o cantitate mică din fiecare substanță în câte un pahar Berzelius. Adăugați apa și agitați amestecul.
Pentru a înțelege fenomenul, corelați observațiile din experimente cu imaginea alăturată.
Concluzie Compușii din probele 1–4 sunt ... în apă. Ionii din cristale se răspândesc uniform în toată masa apei și formează ... .
Consultați Anexa și observați că există și substanțe greu solubile în apă. Printre acestea, se află și carbonatul de calciu, pe care îl găsim în natură în zonele muntoase sub formă de calcar (substanță impură).
3. Verificați conductibilitatea electrică a compușilor ionici.
Mod de lucru: Introduceți în circuit, pe rând, clorura de sodiu solidă (fig. 2) și soluțiile obținute la activitatea anterioară (fig. 3).
Pentru curioși
√ Substanțele care conduc curentul electric, în stare topită sau în soluție, se numesc electroliți. Ansamblul de procese care au loc la trecerea curentului electric prin electrolit se numește electroliză.
Interpretați: De ce se aprinde/nu se aprinde becul la închiderea circuitului? Compară intensitatea luminii becului.
Concluzie Compușii ionici în stare solidă ... conduc curentul electric. Soluțiile compușilor ionici ... curentul electric, deoarece, prin dizolvarea cristalelor în apă, ionii (purtătorii de sarcini electrice) devin mobili. De asemenea, prin topirea cristalelor, ionii devin mobili. Deducem că, în stare topită, compușii ionici conduc curentul electric.
De reținut!
Ionii pozitivi (cationi) se formează, de regulă, din atomi de metale, prin cedare de electroni.
Ionii negativi (anioni) se formează, de regulă, din atomi de nemetale prin acceptare de electroni.
Compușii ionici se formează din elemente cu caracter chimic diferit, prin cedare-acceptare de electroni, urmată de atracția electrostatică între ionii de semn contrar.
Substanțele ionice sunt solide, cristalizate, solubile în apă, conduc curentul electric în soluție sau topitură. În stare solidă, nu conduc curentul electric.
Investigație
Aveți la masa de lucru două probe cu substanțe solide necunoscute, dintre care una este ionică. Cum puteți determina care dintre substanțe este ionică?
Folosind cunoștințele dobândite, formulați răspunsuri la întrebarea de mai sus ca posibile ipoteze. Formați grupe din patru elevi.
Planificați împreună ce veți face: cu ce resurse, cum veți proceda pentru colectarea datelor și cum veți prezenta concluziile.
Stabiliți responsabilitățile în cadrul grupului. De exemplu: un elev pregătește materialele necesare, al doilea efectuează experimentul, al treilea elaborează o fișă pentru colectarea datelor experimentale, iar al patrulea prezintă concluziile.
La finalul activității, completați următoarele cerințe:
a) Etapele parcurse în vederea rezolvării sarcinii de lucru sunt: ... .
b) Din rezolvarea acestei sarcini, am învățat ... .
c) Dificultățile pe care le-am întâmpinat au fost ... .
d) Cred că mi-aș îmbunătăți performanța dacă ... .
Circuit electric Clorură de sodiu solidă Soluția unui compus ionic
CE ȘTIU?
• Atomii care nu au configurații stabile pe ultimul strat au tendința de a ajunge la configurații stabile.
• Atomul este o particulă neutră din punct de vedere electric.
• Proprietățile substanțelor sunt determinate de modul de formare al acestora.
CE VOI AFLA?
• Ce sunt moleculele.
• Cum se formează moleculele.
• Ce este molul de molecule.
• Ce proprietăți fizice au unii compuși moleculari.
Dicționar
• Formula chimică – este o notare convențională a unei substanțe cu ajutorul simbolurilor chimice și a indicilor numerici.
4.2. MOLECULE
4.2.1. FORMAREA MOLECULELOR
Explorează!
Compușii alcătuiți din elemente cu caracter chimic diferit se formează prin cedare-acceptare de electroni.
Există mulți compuși alcătuiți numai din nemetale, cum ar fi apa și dioxidul de carbon. Cum se formează aceste substanțe?
Activitate individuală
1. Consultă Tabelul Periodic și află caracterul chimic și numărul electronilor de pe ultimul strat pentru atomii de oxigen și hidrogen.
Analizează imaginea alăturată și descoperă
modul în care atomii de H și O ajung la configurații stabile pe ultimul strat.
Concluzie Fiecare atom din imaginea alăturată ajunge la configurație stabilă de dublet (H), respectiv octet (O) pe ultimul strat, punând în comun electroni.
Electronii puși în comun aparțin ambilor atomi. Particula rezultată este stabilă și neutră din punct de vedere electric, deoarece fiecare atom este neutru. Apa este un compus molecular și are formula chimică H2O.
Particula formată prin punerea în comun a electronilor de pe ultimul strat dintre doi sau mai mulți atomi se numește moleculă. Molecula este stabilă și neutră din punct de vedere electric. Molecula este cea mai mică particulă dintr-o substanță care, în stare liberă, în aceleași condiții, păstrează proprietățile substanței din care provine.
2. Identifică, în imaginile de mai jos, cum poate fi modelată formarea unei molecule cu ajutorul bilelor sau cu ajutorul structurilor Lewis (în scris).
Modelează practic formarea acestor molecule, folosind trusa de bile. Notează formulele lor chimice.
Compară moleculele modelate și clasifică-le:
• după numărul elementelor componente;
• după numărul atomilor.
Concluzie
molecule formate din atomi identici
diatomice
Cl2, H2
diatomice
poliatomice
Reamintește-ți cunoștințele din lecțiile anterioare despre dimensiunile și masele atomilor.
Fiind formată din atomi, deduci că dimensiunea și masa unei molecule sunt foarte mici. În locul masei reale, se utilizează o mărime relativă, numită masă moleculară, rezultată în urma comparației dintre masa reală a moleculei și unitatea atomică de masă.
În molecula apei, sunt doi atomi de H și un atom de O. Astfel, masa moleculară va fi 2AH + AO = 18 u.a.m.
Analizează imaginea alăturată și află câte molecule sunt în 18 g de apă.
Ne amintim că 6,022 · 1023 atomi reprezintă un mol de atomi.
Deducem că 6,022 · 1023 molecule formează un mol de molecule și că masa unui mol, exprimată în grame, este egală cu valoarea masei moleculare.
Concluzie
Un mol de apă cântărește 18 g. Această masă se numește masă molară și se notează cu M. Astfel, MH2O = 18 g/mol.
Un mol de molecule conține numărul lui Avogadro (6,022 · 1023) molecule.
Modelează formarea moleculei de CH4.
Într-un mL de apă se găsesc 334 · 1020 molecule de apă
Masa unui mol de molecule, numită masă molară (M), se exprimă în g/mol și se calculează prin însumarea maselor atomice ale tuturor atomilor din moleculă.
PROBLEME REZOLVATE
1. Calculează masa molară a amoniacului.
Rezolvare:
Molecula amoniacului (NH3) este formată din: un atom de N și 3H (trei atomi de H).
Mase atomice: H–1 ; N–14.
MNH3 =AN + 3AH
MNH3 = 14 + 3 · 1=17 g/mol
2. Ce masă au 10 mol de amoniac?
Rezolvare:
MNH3 = 14 + 3 · 1 = 17 g/mol
1 mol NH3 ........17g NH3
10 mol NH3 ......... x g NH3
x =10 · 17 1 = 170 g NH3
3. Câte molecule sunt în 10 mol de amoniac?
Rezolvare:
1 mol NH3 ......... NA molecule NH3
10 mol NH3 .......... y molecule NH3
y = 10 · NA = 10 · 6,022 · 1023
y = 6,022 · 1024 molecule NH3
Metan
6,022 · 1023 molecule H2O 18 g H2O
Generalizăm și deducem relația matematică dintre masă (m), cantitatea de substanță (n) și masa molară (M):
1 mol ................. M g
n mol ................. m g
m = n · M
Aplică ce ai învățat!
1. Analizează imaginea alăturată.
a) Câte molecule sunt modelate?
b) Clasifică moleculele după două criterii.
m = n · M
m = masa de substanță (g)
M = masa molară a substanței (g/mol)
n = cantitatea de substanță (mol)
2. Prin arderea sulfului, se obține dioxidul de sulf (SO2) folosit la obținerea acidului sulfuric (H2SO4). Calculează masele molare ale celor două
substanțe moleculare.
3. Calculează cantitatea de substanță din: a) 272 g H2S; b) 10,2 kg NH3; c) 100 mL acetonă C3H6O (ρ = 0,8 g/mL).
4. Ce concentrație procentuală de masă are soluția obținută prin dizolvarea a 2 mol acid clorhidric în 292 g apă?
5. În ce masă de amoniac NH3 se află același număr de molecule ca în 80 g de metan CH4?
4.2.2. PROPRIETĂȚILE FIZICE ALE UNOR COMPUȘI MOLECULARI
Moleculele, spre deosebire de ioni, sunt particule neutre din punct de vedere electric. Ne așteptăm ca proprietățile compușilor moleculari să fie diferite față de cele ale compușilor ionici. Ce proprietăți au cei mai cunoscuți compuși moleculari?
După starea lor de agregare, compușii moleculari pot fi:
Substanțe gazoase
• amoniac
• acid clorhidric
• monoxid de carbon
• dioxid de carbon
• dioxid de sulf
• metan
Substanțe lichide
• apă
• acid sulfuric
• apă oxigenată
• alcool etilic
După solubilitatea în apă, substanțele moleculare pot fi:
Substanțe solubile
• zahăr
• acid citric
• acid clorhidric
• acid sulfuric
• amoniac
Substanțe
• monoxid de carbon (CO)
• dioxid de carbon (CO2)
Substanțe
• mase plastice
• hidrocarburi
Substanțele insolubile în apă sunt solubile în solvenți organici (cloroform, tetraclorură de carbon, acetonă, benzină etc.).
Substanțe solide
• zahăr
• acid citric
• naftalină
Dicționar
• Hidrocarburi – compuși organici binari ai carbonului cu hidrogenul. Benzina conține hidrocarburi.
• Masele plastice – sunt macromolecule, insolubile în apă. Exemplu: polistirenul, polietena etc.
Investigație
Verificarea conductibilității unor compuși ionici și moleculari
Substanțe și ustensile: apă distilată, apă minerală carbogazoasă, soluție de zahăr, soluție de sare de bucătărie, patru pahare Berzelius, fire conductoare, sursă (baterie), bec, miliampermetru și întrerupător.
Mod de lucru: Stabiliți responsabilitățile în cadrul echipei și realizați un circuit electric în serie, alcătuit din baterie, fire conductoare, întrerupător, bec și miliampermetru. Introduceți în circuit, pe rând, paharele Berzelius cu probele (apă distilată, apă minerală carbogazoasă, soluție de zahăr, soluție de sare de bucătărie). Închideți circuitul și observați luminozitatea becului sau citiți indicațiile miliampermetrului.
Completați în caiete spațiile libere, alegând termenul din paranteză, în funcție de observațiile voastre.
1. Apa distilată ... (permite/nu permite) trecerea curentului electric. Becul ... (luminează/nu luminează). Acul miliampermetrului ... (indică/nu indică) prezența unui curent electric.
2. Apa minerală carbogazoasă ... (permite/nu permite) trecerea curentului electric. Becul ... (luminează/ nu luminează). Acul miliampermetrului ... (indică/nu indică) prezența unui curent electric.
3. Soluția de zahăr în apă ... (permite/nu permite) trecerea curentului electric. Becul ... (luminează/nu luminează). Acul miliampermetrului ... (indică/nu indică) prezența curentului electric.
4. Soluția apoasă de sare de bucătărie ... (permite/nu permite) trecerea curentului electric. Becul ... (luminează/ nu luminează) ... (mai intens/mai slab) decât în determinările anterioare. Acul miliampermetrului ... (indică/ nu indică) prezența curentului electric.
Concluzii:
Apa minerală carbogazoasă și soluția apoasă de sare de bucătărie sunt amestecuri care permit trecerea curentului electric datorită prezenței ionilor mobili. Aceste amestecuri sunt electroliți. Apa distilată și soluția apoasă de zahăr nu permit trecerea curentului electric.
De reținut!
Moleculele sunt particule neutre, stabile, formate din doi sau mai mulți atomi, care pun în comun electroni pentru a-și forma configurație stabilă pe ultimul strat.
Moleculele pot fi substanțe simple, când sunt formate din atomi identici, sau substanțe compuse, dacă sunt formate din atomi diferiți.
Un mol de molecule conține numărul lui Avogadro molecule și cântărește M grame.
M se numește masă molară și se calculează însumând masele atomice ale tuturor atomilor conținuți într-o moleculă.
MXaYb = aAx + bAy, unde: X, Y – simborile chimice ale elementelor Ax, Ay – masele atomice relative ale elementelor X și Y a – nr. de atomi din elementul X b – nr. de atomi din elementul Y
Compușii moleculari se găsesc în toate stările de agregare.
Solubilitatea în apă variază. Apa, cel mai utilizat solvent, este un compus molecular. Aceasta dizolvă compușii ionici, dar și anumite molecule. Moleculele care nu se dizolvă în apă se pot dizolva în alte tipuri de solvenți, care sunt molecule organice.
CE ȘTIU?
• Atomii au tendința de a ajunge la configurații stabile prin: cedare, acceptare, punere în comun de electroni.
• Atomii elementelor din grupele principale au numărul electronilor de pe ultimul strat egal cu numărul grupei notate cu cifre romane.
CE VOI AFLA?
• Ce este valența.
• Cum putem afla valența unui element utilizând Tabelul Periodic.
4.3. VALENȚA
Din lecțiile anterioare, ai aflat că atomii elementelor devin stabili prin formarea compușilor ionici sau moleculari. În formarea compușilor, sunt implicați electronii de pe ultimul strat electronic numit strat de valență.
Proprietatea unui atom de a forma compuși cu alți atomi se numește valență.
Valența unui element este dată de numărul electronilor cu care atomul elementului participă la formarea compusului. Astfel, un element poate fi monovalent (are valența I), divalent (are valența II), trivalent (are valența III) etc.
Gazele rare (gaze nobile sau gaze inerte) sunt zerovalente, deoarece atomii lor au configurații stabile pe ultimul strat.
EXPERIMENT Formează magneziul compus cu oxigenul?
Substanțe și ustensile: panglică de Mg, spirtieră, chibrit, clește metalic, ochelari de protecție.
Mod de lucru:
Profesorul ține cu cleștele metalic, în flacăra spirtierei, o panglică de magneziu până se aprinde.
Compară proprietățile magneziului cu proprietățile compusului obținut după ardere.
Observații: Magneziul arde cu flacără orbitoare. Se formează o substanță solidă, albă, sfărâmicioasă.
CONCLUZIE Magneziul a format cu oxigenul un nou compus.
Compară formarea oxidului de magneziu cu formarea amoniacului.
Află valențele elementelor din cei doi compuși.
Mg2+ O2– + O
Oxid de magneziu
Valența unui element, într-un compus ionic sau molecular, este egală cu numărul electronilor cedați, acceptați sau puși în comun de un atom al elementului. Acești electroni se numesc electroni de valență. În cazul amoniacului, azotul are valența III, deoarece participă la formarea moleculei cu trei electroni, iar hidrogenul are valența I, deoarece participă la formarea moleculei cu un electron. În oxidul de magneziu, magneziul are valența II, deoarece are doi electroni pe ultimul strat pe care îi cedează. Oxigenul are valența II, deoarece are șase electroni pe ultimul strat, iar, pentru a-și forma configurație stabilă de octet, acceptă doi electroni.
Numărul electronilor de pe ultimul strat determină valența unui element chimic.
Oxizii cuprului folosiți ca pigmenți au compoziție și proprietăți diferite. În cei doi oxizi, cuprul are valențe diferite.
Valențele elementelor determină indicii numerici din formulele chimice.
Prin urmare, pentru a scrie formula chimică a unui compus, este important să aflăm cât mai ușor valențele elementelor chimice, fără să descriem formarea compusului.
Știi că elementele din grupele principale au numărul electronilor de pe ultimul strat egal cu cifra unităților din numărul grupei.
Deduci că poți afla valențele elementelor din grupele principale utilizând Tabelul Periodic.
Analizează tabelul de mai jos și află cum se utilizează Tabelul Periodic pentru aflarea valenței unui element chimic situat într-o grupă principală. Hidrogenul este constant monovalent, iar oxigenul are valența II.
Grupa
Nr. e – din ultimul strat
Valența față de H și alte elemente
Valența față de O Exemple Generalizare
1/ I A 1 I I
Na monovalent
2/ II A 2 II II Mg divalent
13/ III A 3 III III Al trivalent
CIV
14/ IV A 4 IV IV, II
15/ V A 5 III V, III
16/VI A 6 II VI, IV, II
Singurul compus în care C este divalent este CO
NIII
Valență variabilă în compușii cu oxigenul
SII
Valență variabilă în compușii cu oxigenul
ClI
17/ VII A 7 I VII ,V, III, I
Valență variabilă în compușii cu oxigenul
Elementele din primele trei grupe principale (1, 2 și 13) au valența egală cu cifra unităților din numărul grupei.
Elementele din grupele 14, 15, 16, și 17 au în compușii cu hidrogenul sau metalele, valența egală cu diferența dintre 18 și numărul grupei. În compușii cu oxigenul, un element poate avea mai multe valențe. Valența maximă este egală cu cifra unităților din numărul grupei.
Concluzie Poți afla valența/valențele unui element din grupele principale cunoscând numărul grupei.
Există și excepții. Exemplu: F (grupa 17) este constant monovalent. Nu poți afla valențele elementelor din grupele secundare folosind aceleași reguli. Aceste elemente nu au întotdeauna numărul electronilor de pe ultimul strat egal cu cifra unităților din numărul grupei.
Exemplu: Fe poate fi divalent sau trivalent, Cu poate fi monovalent sau divalent, Zn este divalent, Ag este monovalent.
Cu2O CuO
De reținut!
Un element dintr-o grupă principală nu poate avea valența mai mare decât cifra unităților din numărul grupei în care se află.
Metalele din grupele 1 și 2 au valența egală cu numărul grupei.
Nemetalele au valența egală cu diferența dintre 18 și numărul grupei. În compușii cu oxigenul, nemetalele au valențe variabile.
Metalele din grupele secundare au mai multe valențe.
Oxigenul este constant divalent.
Hidrogenul este constant monovalent.
Aplicații
1. Alege un element cu numărul atomic cuprins între 1 și 20
și completează-i cartea de vizită.
Cartea de vizită a … (denumirea elementului)
Simbolul elementului …
Numărul atomic …
Masa atomică relativă … … protoni (p+) … electroni (e –) → K(1)… e – L(2)… e –
Poziția în Tabelul Periodic: grupa… perioada…
Caracterul chimic …
Valența față de H … Valența față de O …
2. Șirul care conține numai elemente monovalente este: a) K, O, H; b) H, Cl, Na; c) K, O, Na; d) Cl, O, H.
3. Trei elemente succesive, notate X, Y și T, au suma numerelor atomice egală cu 42. Determină numărul atomic pentru fiecare element și indică valența față de hidrogen și valența maximă față de oxigen.
4. Rezolvă, pe caiet, rebusul alăturat. Pe verticala colorată vei obține proprietatea unui atom de a forma compuși cu alți atomi.
1 – Sarcina anionului
2 – Element tetravalent din perioada 2
3 – Metal divalent din perioada 3, prezent în oase
4 – Particule subatomice încărcate cu sarcini electrice negative
5 – Element divalent, indispensabil vieții, situat în grupa 16
6 – Primul metal divalent din perioada 5
7 – Gaz rar din perioada 3
4.4. STABILIREA FORMULEI CHIMICE PE BAZA VALENȚEI
În practică, se utilizează numeroase substanțe: apă, clorură de sodiu, var, îngrășăminte chimice, sodă de rufe, metan, heliu, oxigen, apă oxigenată etc. Utilizările acestor substanțe sunt determinate de compoziția și de proprietățile lor specifice.
Spre exemplu, utilizăm clorura de sodiu (NaCl) în alimentație, iar carbonatul de sodiu (Na2CO3) la curățarea vaselor în industria alimentară, la spălarea rufelor, ca dedurizant al apei etc. Ambele substanțe sunt solide, cristalizate, solubile în apă. Utilizările lor diferă, deoarece aceste substanțe au compoziții diferite. Fiecare substanță chimică are o formulă chimică proprie.
Formula chimică reprezintă notarea prescurtată a unei substanțe cu ajutorul simbolurilor chimice și al indicilor numerici.
Scrierea unei formule chimice trebuie să respecte anumite convenții, în funcție de caracterul chimic al elementelor și de numărul acestora.
O substanță simplă este formată dintr-un singur element chimic.
O substanță compusă este formată din două sau mai multe elemente chimice.
1. Formula chimică a unei substanțe simple
a. Pentru metale, formula chimică este dată de simbolul chimic al metalului.
b. Pentru nemetale, formula chimică este dată de simbolul chimic al nemetalului. Dacă substanța este moleculară, lângă simbolul elementului chimic se adaugă și un indice numeric egal cu numărul atomilor din moleculă.
Metale
Nemetale
Denumire Formulă chimică Denumire Formulă chimică
Aluminiu
Cupru
Argint
Zinc
Aur
Mercur
Potasiu
CE ȘTIU?
• Fiecare element chimic se notează printr-un simbol chimic.
• Valența unui element chimic se poate determina folosind Tabelul Periodic.
• O substanță pură are proprietăți constante, determinate de o compoziție constantă.
CE VOI AFLA?
• De ce sunt importante formulele chimice.
• Cum stabilesc formula chimică a unei substanțe pe baza valenței elementelor componente.
Substanțele nu trebuie confundate!
Pe fiecare recipient care conține o substanță chimică, trebuie să existe o etichetă cu formula/denumirea substanței.
Carbon Heliu
Siliciu
Hidrogen
Oxigen
Fosfor
Cupru
2. Formula chimică a unei substanțe compuse.
a. Compuși formați din două elemente chimice (compuși binari)
Pentru scrierea formulei chimice, parcurgi următoarele etape:
– notezi simbolurile chimice ale celor două elemente (metalul se scrie întotdeauna primul); Al O
– scrii indicii numerici cu cifre arabe, astfel încât valența unui element să devină indicele numeric al celuilalt element; AlIII OII
– indicele 1 nu se scrie. Al2O3
Oxid de aluminiu
Dacă indicii au un divizor comun, aceștia se simplifică cu acel divizor.
MgII OII Mg2O2 MgO oxid de magneziu CIV OII C2O4 CO2 dioxid de carbon
Activitate individuală
• Stabilește formulele compușilor formați din: a) Al și S; b) H și S; c) N și H; d) Si și O; e) C și Cl; f) Ca și F; g) P și O; h) Ba și Cl; i) Li și O; j) C și S.
b. Compuși formați din trei elemente chimice (compuși ternari)
Analizează formulele chimice ale compușilor ternari din exemplele de mai jos. Corelează valențele (notate cu cifre romane) cu indicii numerici notați cu aceeași culoare.
Compuși moleculari
Formule chimice și denumiri
I I
HNO3
acid azotic
I II
H2SO4
acid sulfuric
Concluzie
I I
NaNO3
azotat de sodiu
Na+NO3–
I II
Na2SO4
sulfat de sodiu
Compuși ionici Formule chimice și denumiri
II I
Ca(NO3)2 azotat de calciu
Ca2+(NO3)2–
II II
CaSO4 sulfat de calciu
III I
Al(NO3)3
azotat de aluminiu
Al3+(NO3)3–
III II
Al2(SO4)3 sulfat de aluminiu
• În compușii ternari, se găsesc anumite grupuri de atomi (NO3– – valența I; SO42– – valența II).
• Se observă că valența primului element se trece indice numeric la grupul de atomi, iar valența grupului de atomi se trece indice la primul element.
• Compușii moleculari sunt formați din atomi de nemetale.
• Compușii ionici sunt formați din cationi (ionii metalelor) și anioni (grupurile de atomi încărcate cu sarcini electrice negative numite ioni poliatomici). Valența unui ion poliatomic este egală cu numărul de sarcini electrice.
Aplică ce ai învățat
• Scrie formulele chimice pentru substanțele ternare formate din: a) ionii Cu2+ și (NO3)–; b) ionii Ca2+ și (CO3)2–; c) ionii K+ și (SO4)2–; d) doi atomi de hidrogen, un atom de carbon și trei atomi de oxigen.
Din punct de vedere cantitativ, formula chimică poate fi interpretată astfel:
– la nivel microscopic, indică un atom, o moleculă sau o pereche de ioni; – la nivel macroscopic, indică un mol de substanță.
Exemple:
Al un atom de Al
Microscopic
o moleculă de acid sulfuric formată din:
Macroscopic
un mol de atomi de Al
un mol de acid sulfuric
H2SO4
– 2 atomi de H – 1 atom de S – 4 atomi de O
Na2CO3 doi cationi (2Na+), un anion (CO32–) un mol de carbonat de sodiu
3HNO3 3 molecule de acid azotic 3 mol acid azotic
De reținut!
Fiecare substanță are o denumire și o formulă chimică specifică.
Formula chimică a unei substanțe conține simbolurile elementelor componente și indicii numerici, care depind de valențele elementelor.
Aplicații
1. Scrie simbolurile/formulele chimice care să reprezinte:
a) trei molecule de hidrogen; d) patru molecule de metan; b) trei atomi de hidrogen; e) compusul format din Ba2+ și Cl–; c) doi ioni de oxigen; f) compusul format din Mg2+ și SO42–.
2. Modelează formarea următoarelor specii chimice: Cl2, K+, NH3, O2–.
3. Scrie formulele chimice ale compușilor formați din: a) Si și O; d) H și F; g) Fe(III) și Cl; b) Ba și O e) Na și Br; h) H și S; c) P și H; f) Fe(II) și S; i) Al și S.
4. Sulfatul de aluminiu este o substanță folosită în stațiile de tratare a apei, în scopul obținerii apei potabile. Această substanță conține cationi Al3+ și anioni (SO4)2–. Scrie formula chimică și stabilește raportul ionic în acest compus.
5. Clorul este un gaz de culoare galben-verzuie folosit pentru dezinfectarea apei. Soluțiile apoase de clor sunt aproape incolore. Iodul este o substanță solidă de culoare gri metalizat. Soluțiile alcoolice de iod sunt folosite în medicină ca dezinfectant (tinctură de iod).
Pentru substanțele clor și iod, notează câte trei proprietăți fizice identificate în text.
6. Azotatul de calciu este un compus ternar utilizat ca sursă de calciu în nutriția plantelor și are formula chimică Ca(NO3)2. Știind că, într-un sac cu îngrășământ se găsesc 12,5 mol de compus, calculează câte kg de azotat de calciu sunt în sac.
7. Clorura de magneziu și sulfatul de magneziu se utilizează ca săruri de baie, contribuind la relaxarea corpului. Știind că s-au dizolvat în apă 43 de grame dintr-un amestec echimolar din aceste două substanțe, calculează cantitatea din fiecare sare necesară pentru prepararea amestecului. Notă: Un amestec echimolar de substanțe conține același număr de mol din fiecare substanță.
8. O soluție de acid clorhidric se prepară prin dizolvarea acidului în apă. Câte molecule de acid clorhidric (HCl) s-au dizolvat în V mL de apă, știind că s-au obținut 730 g de soluție de concentrație 10%? Ce valoare are V? (Află densitatea apei din Anexa de la pagina 111.)
TEST DE EVALUARE
Se acordă 1p din oficiu.
I Citește fiecare enunț. Dacă enunțul este adevărat, notează litera A. Dacă enunțul este fals, notează litera F
a) Atomii metalelor formează ioni prin cedare de electroni. A/F
b) Ionii sunt particule neutre din punct de vedere electric. A/F
c) Moleculele pot fi atât substanțe simple, cât și substanțe compuse. A/F
d) Masa molară a apei (H2O) este 10 g/mol. A/F
e) Elementul din perioada a 2-a și grupa 1(IA) este monovalent. A/F (2p)
II Indică prin săgeți corespondența dintre tipul particulelor din coloana A și simbolul acestora din coloana B. Fiecărei particule din coloana A îi corespunde un singur simbol din coloana B. A
1. Compus ionic
2. Moleculă
3. Cation
4. Anion B
a) Ca2+
b) (HCO3)–
c) Cl2
d) Al
e) Na+Cl–(1p)
III Irina are la masa de lucru din laborator o soluție de zahăr, suc de portocale și elemente pentru realizarea unui circuit electric simplu: baterie, fire conductoare, multimetru. Dacă în circuit se introduce în serie soluția de zahăr, multimetrul nu indică prezența curentului electric. Când este înlocuită soluția de zahăr cu suc de portocale, aparatul afișează un curent electric slab. Ce concluzii poți să formulezi referitor la tipul compușilor chimici prezenți în soluția de zahăr și în sucul de portocală? (1p)
IV Pentru itemii de la 1 la 4, alege răspunsul pe care îl consideri corect.
1. Șirul care conține ioni izoelectronici este:
a) Na+ , S2–; b) P3– , O2–. c) Ca2+, Cl– ; d) S2–, Al3+.
2. Referitor la proprietățile fizice ale clorurii de calciu (CaCl2), este adevărat că: a) este insolubilă în apă; c) se prezintă sub formă de cristale; b) conduce curentul electric în stare solidă; d) la temperatură obișnuită este gazoasă.
3. Din seria de compuși H2, HCl, KI, NH3, MgO, alege varianta care conține doar molecule: a) H2, KI, NH3; b) H2, KI, MgO; c) HCl, KI, NH3; d) H2, HCl, NH3.
4. Alege șirul de elemente chimice divalente:
a) Be, S, Cl; b) Mg, Ca, O; c) Cl, Ca, Mg; d) Ba, K, Al. (1p)
V Elementul monovalent X intră în alcătuirea smalțului care protejează dinții (deficitul sau lipsa de element X favorizează apariția cariei dentare). O varietate de pastă de dinți de 100 g conține aproximativ 0,1425% X (procente de masă).
a) Determină masa de element X conținută în pasta de dinți.
b) Identifică elementul X știind că are 7 electroni pe stratul 2.
c) Modelează formarea compusului dintre atomii elementului X și atomii metalului alcalin din perioada 3. (2p)
VI După oxigen, siliciul este al doilea element ca răspândire pe Pământ, fiind tot atât de reprezentativ pentru regnul mineral, așa cum este carbonul pentru ființele vii.
a) Reprezintă formarea moleculei alcătuite din atomi de siliciu și atomi de hidrogen. Pentru reprezentarea electronilor de pe ultimul strat, vei utiliza simbolurile elementelor chimice și puncte.
b) Calculează masa a 3 mol de substanță alcătuită din moleculele reprezentate la subpunctul a). (2p)
SUBSTANȚE CHIMICE . CALCULE
PE BAZA FORMULEI CHIMICE
◗ Substanțe simple (metale și nemetale)
◗ Substanțe compuse:
– oxizi
– baze
– acizi
– săruri
◗ Calcule pe baza formulei chimice
În viața cotidiană, folosești numeroase substanțe. Știi deja ce este o substanță chimică și cum îi stabilești formula pe baza valenței. Vei învăța să clasifici substanțele în funcție de compoziție și vei descoperi ce sunt oxizii, bazele, acizii și sărurile. Vei învăța regulile de denumire pentru fiecare clasă de compuși și vei afla utilizările unor substanțe reprezentative.
Vei învăța, de asemenea, să faci calcule pe baza formulelor chimice.
„Scopul calculului este înțelegerea profundă, nu numerele.”
R.
Wesley Hamming (matematician 1915-1998)
CE ȘTIU?
• Substanțele sunt părți ale materiei cu compoziție constantă, omogenă.
• Să stabilesc formula unei substanțe chimice utilizând algoritmul, pe baza valenței.
• Semnificația formulei chimice.
• Să calculez masa molară.
CE VOI AFLA?
• Cum se clasifică substanțele chimice în funcție de compoziție.
• Cum se denumesc oxizii, acizii, bazele, sărurile.
• Cum recunosc o substanță pe baza formulei chimice.
5.1.CLASIFICAREA SUBSTANȚELOR CHIMICE
Substanțele chimice sunt forme concrete de existență a materiei. Acestea se caracterizează printr-o compoziție constantă, reflectată în formula chimică. Formula chimică este unică pentru fiecare substanță.
După proveniență, substanțele pot fi:
I. Organice: amidon, celuloză, cauciuc natural, etanol, acid acetic, vitamine, proteine, mase plastice, medicamente, detergenți etc.
II. Anorganice;
Substanțele anorganice pot fi:
1. Substanțe simple, formate din atomi de același fel: a. metale b. nemetale
2. Substanțe compuse, formate din atomi sau ioni proveniți de la două sau mai multe elemente diferite: a. oxizi; b. baze; c. acizi; d. săruri.
5.2. SUBSTANȚE SIMPLE
Majoritatea substanțelor simple sunt metale. Proprietățile metalelor se diferențiază de proprietățile nemetalelor, ceea ce determină și utilizările lor diferite.
Analizează imaginile de mai jos pentru a observa proprietățile fizice și utilizările unor substanțe simple.
Aluminiul (Al) este folosit ca material conductor, în industria navală și aerospațială, ca ambalaj etc.
Cuprul (Cu) este folosit sub formă de fire conductoare de curent electric, țevi pentru instalațiile de încălzire, vase de bucătărie etc.
Clorul (Cl2) se folosește pentru dezinfectarea apei, obținerea de mase plastice, cauciucuri, insecticide etc.
Sulful (S) este utilizat pentru obținerea acidului sulfuric, a prafului de pușcă, chibriturilor, artificiilor etc.
Oxigenul (O2) este gazul care întreține viața.
Iodul (I2), dizolvat în alcool, se folosește ca dezinfectant (tinctură). În organism, are rol în buna funcționare a glandei tiroide.
Fierul (Fe) este folosit sub formă de aliaje cu carbonul (fonta și oțelul).
Aurul (Au) utilizat în electronică, se găsește în circuitele telefoanelor. În medicină, este folosit pentru tratarea artritei și a unor tipuri de cancer.
Proprietățile fizice generale ale metalelor și nemetalelor
METALE
Solide, cu excepția Hg, care este lichid.
Majoritatea metalelor sunt argintii, cupru este roșiatic și aurul este galben.
Toate metalele prezintă luciu metalic.
Conduc curentul electric și căldura.
Variază.
W: 3422 °C
Na: 97,79 °C.
Pot fi prelucrate sub formă de foi (maleabile).
Pot fi prelucrate sub formă de fire (ductile).
Nu se dizolvă în niciun solvent. Metalele se dizolvă, în stare topită, unele în altele formând aliaje.
Grafitul (C) este folosit la fabricarea minelor de creion, în industria metalurgică, la fabricarea anodului din bateriile mașinilor electrice. Din grafit, se obține grafenul, care este un material mai rezistent decât oțelul.
NEMETALE
Solide: C, S, Si, I2
Stare de agregare
Culoare, aspect
Conductibilitate electrică și termică
Temperatura de topire
Alte proprietăți
Solubilitate
Lichid: Br2
Gaze: H2, gazele rare, N2, O2, F2, Cl2
Br2 – brun; I2 – gri metalic; S – galben
Nemetalele gazoase sunt incolore, cu excepția F2 – verzui; Cl2 – galben-verzui;
Grafitul este singurul nemetal care conduce curentul electric.
Deoarece se află în toate stările de agregare, nemetalele au temperaturi de topire variate.
Casante (cu excepția diamantului).
Grafitul are proprietatea de clivaj.
Oxigenul și clorul se dizolvă parțial în apă.
Restul nemetalelor sunt insolubile (carbon) sau se dizolvă în anumiți solvenți organici.
Aliajele sunt amestecuri solide obținute prin amestecarea metalelor în stare topită. Calitățile aliajelor sunt superioare comparativ cu calitățile metalelor din care provin.
Cele mai cunoscute aliaje sunt:
Aliaj Componente Utilizări
Fontă Fe și 1,7-5%C Calorifere, plite, vase
Oțel Fe și 0,3 – 2%C Construcții metalice
Alamă Cu și Zn Piese mici: piulițe, inele
Bronz Cu și Sn Statui, tablă
Aliaj de lipit Pb și Sn Electrotehnică
Duraluminiu Al, Cu, Mg, Mn Avioane, automobile
Pentru curioși
√ Există substanțe care au în componență același tip de atomi, dar au proprietăți diferite. Este cazul carbonului care există în natură sub formă de diamant, grafit sau fulerene.
Proprietatea unui element de a exista în natură sub mai multe forme, care diferă prin proprietăți, se numește alotropie. Proprietățile diferite sunt datorate modului diferit de legare a atomilor între ei.
Aplică ce ai învățat!
1. Consultă Anexa de la sfârșitul manualului.
a) Stabilește ordinea crescătoare a conductibilității termice a metalelor: Fe, Au, Ag, Zn, Cu, Al.
b) Identifică metalele ușoare (ρ < 5 g/cm3).
c) Compară temperaturile de topire ale metalelor din grupele principale cu temperaturile de topire ale metalelor din grupele secundare ale Tabelului Periodic. Ce metal are cea mai ridicată temperatură de topire? Ce utilizare are acest metal?
d) Identifică cel mai greu metal. Ce utilizări are?
2. Cultura Monteoru este una dintre culturile arheologice descoperite în România datând din epoca bronzului (între anii 3000 și 1600 î.Hr.). Poartă denumirea așezării în care a fost descoperită, Sărata-Monteoru, județul Buzău. Bronzul era utilizat în special la confecționarea armelor, iar piesele de podoabă se făceau din aur și argint. Bronzul este un amestec solid pe bază de cupru (peste 80%) și de staniu. Știind că temperaturile de topire sunt tcupru = 1083 °C, tstaniu = 232 °C, tbronz = 520 °C, explică de ce în acea perioadă s-a utilizat bronzul și nu cuprul pentru confecționarea armelor și a obiectelor casnice?
3. Documentează-te și compară proprietățile fizice ale:
a) fierului și grafitului; b) plumbului și aliajului de lipit
Completează apoi, pe caiet, diagramele alăturate.
plumb aliaj de lipit fier grafit
Cu
Zn
Alamă
Grafit Diamant Fulerene
5.3. SUBSTANȚE COMPUSE
5.3.1. OXIZI
Cei mai mulți agenți poluanți ai aerului sunt compuși ai azotului și sulfului. Acești compuși au formulele NO2, SO2, NO etc. Alți agenți poluanți sunt CO2 (în exces) și CO.
Analizează formulele enumerate mai sus și identifică elementul comun.
EXPERIMENT
Substanțe și ustensile:
sârmă de cupru, clește metalic, spirtieră
Obținerea unui oxid
Mod de lucru:
Sârma de cupru se prinde în cleștele metalic și se ține în flacăra spirtierei.
Completați spațiile libere cu observațiile voastre.
Înainte de ardere, cuprul are culoarea ... (galbenă/arămie).
Flacăra se colorează în ... (verde/albastru).
Se obține o substanță de culoare ... (albă/ neagră).
CONCLUZIE Cuprul arde în oxigenul din aer transformându-se într-o altă substanță.
Substanța rezultată va fi o substanță compusă din cupru și oxigen.
La pagina 83, din manual, există imagini cu cei doi oxizi ai cuprului. Identifică care dintre oxizii cuprului s-a format în experiment.
În imaginile de mai jos sunt prezentați câțiva oxizi utilizați în practică și formulele chimice corespunzătoare acestor compuși. Analizează formulele chimice ale acestor oxizi.
Al2O3
Alumina utilizată pentru obținerea aluminiului
CaO Var nestins utilizat în construcții
Oxizi utilizați ca pigmenți (oxizi de Fe, Pb, Cr, Co etc.)
Concluzie Oxizii conțin două elemente, elementul comun fiind oxigenul. Celălalt element poate fi metal sau nemetal.
Oxizii sunt compuși binari ai oxigenului cu alte elemente (E), metale sau nemetale.
Formula generală: En OII E2On n – valența elementului E
Aplică algoritmul de determinare a formulelor chimice pe baza valenței, pentru a descoperi formulele altor oxizi care conțin elementele din tabelul de la pagina 94. Utilizează Tabelul Periodic pentru a afla valențele elementelor și scrie formulele chimice corespunzătoare.
Elementul
E
Formula chimică
Denumire
Ca CaO Oxid de calciu
Al Al2O3 Oxid de aluminiu
K Oxid de potasiu
C CO Monoxid de carbon
C Dioxid de carbon
S Trioxid de sulf
S Dioxid de sulf
P Pentaoxid de difosfor
P Trioxid de difosfor
N NO2 Dioxid de azot
Fe FeO Oxid de fier (II) (oxid feros)
Fe Fe2O3 Oxid de fier (III) (oxid feric)
Cu Oxid de cupru (II) (oxid cupric)
Cu Oxid de cupru (I) (oxid cupros)
Analizează, în tabelul alăturat, denumirile oxizilor și descoperă regulile aplicate.
Concluzie În denumirile oxizilor, se aplică următoarele reguli:
Oxid + de + ...................................... (numele elementului)
În cazul în care elementul E este nemetal cu valență variabilă, se folosesc prefixe pentru a diferenția oxizii aceluiași element. Prefixul indică numărul atomilor de O și de element E din moleculă.
CO monoxid de carbon
CO2 dioxid de carbon
N2O3 trioxid de diazot
Cl2O5 pentaoxid de diclor
Când elementul E este un metal cu mai multe valențe, după numele metalului se adaugă valența acestuia.
Cr2O3 oxid de crom(III)
CrO3 oxid de crom(VI)
În condiții normale, cei mai mulți oxizi ai nemetalelor se găsesc în stare gazoasă (CO, CO2, NO2, SO2). Un număr restrâns de oxizi sunt în stare lichidă (SO3, Cl2O7) și foarte puțini, în stare solidă (SiO2, P2O5). În general, oxizii nemetalelor sunt incolori, cu excepția dioxidului de azot (hipoazotida), NO2, care este brun-roșcat.
Oxizii metalici sunt substanțe solide.
Dioxidul de carbon (CO2) este utilizat la stingerea incendiilor, deoarece nu întreține arderea și la obținerea băuturilor carbogazoase. Dioxidul de carbon, eliberat în atmosferă, este folosit de plante în procesul de fotosinteză. Dioxidul de sulf (SO2) este folosit la albirea țesăturilor, în conservarea alimentelor, în procesul de fabricare a vinului. Dioxidul de siliciu (SiO2) este materie primă în procesul de obținere a sticlei.
Unii oxizi metalici se folosesc ca pigmenți la prepararea vopselelor, în industria sticlei și a emailurilor, imprimând diverse culori: alb (TiO2 și ZnO), verde (Cr2O3), roșu (Cu2O și Fe2O3), albastru-verzui (CoO și NiO).
Aplică ce ai învățat!
1. Scrie formulele corespunzătoare denumirilor: dioxid de siliciu, trioxid de difosfor, oxid de potasiu, oxid de magneziu, monoxid de carbon, dioxid de sulf, trioxid de sulf.
2. Se dau formulele următorilor oxizi: Na2O, MgO, P2O5, Cl2O5, P2O3, CuO.
Notează formulele și denumirile oxizilor într-un tabel, după modelul de mai jos:
Oxizi de metal
Formula Denumirea
Oxizi de nemetal
Formula Denumirea
3. Alege răspunsul corect:
A) Dioxidul de carbon are formula chimică: a) CO; b) NO2; c) CO2; d) CaO.
B) Valența sulfului în trioxid de sulf este: a) II; b) III; c) IV; d) VI.
C) Varul nestins este un oxid: a) de nemetal; c) al unui metal din grupa a 2-a; b) al carbonului; d) ce conține 2 atomi de O.
4. Calculează cantitatea de oxid de aluminiu conținută în 3,06 g de substanță compusă.
5. Câte molecule de dioxid de azot se găsesc în 2,5 mol substanță?
6. Un amestec conține 3 mol de monoxid de azot și 3,011 · 1023 molecule de monoxid de carbon. Calculează masa amestecului.
7. Erupțiile vulcanice aduc la suprafața Pământului diferite substanțe sub formă de emanații gazoase, produse vulcanice lichide și solide. Emanațiile gazoase conțin vapori de apă și gaze supraîncălzite, cum ar fi: dioxid de carbon, acid clorhidric, dioxid de sulf, hidrogen sulfurat, azot, acid azotic etc. Identifică oxizii din substanțele enumerate, scrie formulele chimice ale acestora și calculează masele molare ale oxizilor identificați.
8. Miniul de plumb denumit și roșu de plumb este un pigment de culoare roșu-oranj, strălucitor, cu formula chimică 2PbO · PbO2. Determină raportul molar în care se găsesc cei 2 oxizi ai plumbului și calculează masa molară a miniului de plumb.
9. Sticla obișnuită are formula xA · yB · zC, în care A, B, C sunt: dioxidul de siliciu, oxidul de calciu și oxidul de sodiu. Scrie formula chimică a sticlei, cunoscând raportul molar x : y : z = 6 : 1 : 1. Calculează raportul de masă al oxizilor conținuți în sticlă.
5.3.2. BAZE
Primăvara oamenii văruiesc trunchiurile copacilor. Știi de ce? Văruirea pomilor se realizează cu hidroxid de calciu (Ca(OH)2), ca tratament dezinfectant care ține la distanță o serie de paraziți, dar are și un rol estetic, oferind livezii un aspect îngrijit.
Hidroxidul de calciu (varul stins) se obține printr-un fenomen chimic. Acesta se produce la adăugarea de apă peste oxid de calciu (varul nestins).
Compară formula chimică a oxidului de calciu cu cea a hidroxidului de calciu. Indică numărul elementelor chimice componente din fiecare
Hidroxidul de calciu aparține unei alte clase de compuși numită baze.
Analizează imaginile de mai jos pentru a observa aspectul și formulele chimice ale unor baze: formulă chimică. Observi că oxidul de calciu (CaO) este un compus binar, iar hidroxidul de calciu (Ca(OH)2) este un compus ternar.
Sodă caustică – hidroxid de sodiu (NaOH)
Var stins – hidroxid de calciu (Ca(OH)2)
Potasă caustică – hidroxid de potasiu (KOH)
Hidroxid de sodiu
Hidroxid de calciu
Hidroxid de potasiu
Analizând formulele substanțelor NaOH, KOH, Ca(OH)2, vei observa că sunt compuse dintr-un metal (Na, K, Ca), din oxigen și hidrogen.
Bazele (hidroxizii) sunt substanțe alcătuite dintr-un ion metalic și un număr de ioni hidroxid (OH)– egal cu valența metalului.
Formula generală: Men (OH)In , unde: Me – metal, n – valența metalului
Completează într-un tabel, pe caiet, după modelul de mai jos, formulele bazelor corespunzătoare denumirilor date:
Formula chimică
Denumirea
hidroxid de sodiu
Mg(OH)2 hidroxid de magneziu
hidroxid de aluminiu
hidroxid de fier (II)
hidroxid de cupru (II)
hidroxid de zinc
hidroxid de bariu
hidroxid de litiu
Denumirea bazelor:
• hidroxid + de + numele metalului
Exemplu: NaOH – hidroxid de sodiu
• Dacă metalul are valență variabilă, se adaugă valența cu cifre romane în paranteză sau se folosesc sufixele -os/-ic, după cum valența este inferioară sau superioară.
Exemplu: Fe(OH)2 – hidroxid de fier (II) sau hidroxid feros
Fe(OH)3 – hidroxid de fier (III) sau hidroxid feric
! Pentru elementul Fe, poți găsi două denumiri: FER (C.D. Nenițescu) sau FIER (Gh. Spacu). Ambele sunt acceptate.
Bazele sunt compuși ionici, deci sunt solide. Bazele metalelor din grupa 1 sunt substanțe albe, solubile în apă, caustice.
Bazele metalelor tranziționale sunt insolubile, albe sau colorate ( Fe(OH)2 – verde, Cu(OH)2 – albastru).
EXPERIMENT Cum identific o soluție bazică?
Substanțe și ustensile:
NaOH solid, apă, soluție de turnesol, soluție de fenolftaleină, spatulă, 4 eprubete, stativ, pipete.
Observații:
Mod de lucru:
Introdu câte 3 mL de apă în fiecare dintre cele patru eprubete din stativ.
În eprubetele 2 și 4 adaugă câteva cristale de NaOH și agită.
În eprubetele 1 și 2 pune câte 2 picături de turnesol.
În eprubetele 3 și 4 pune câte 2 picături de fenolftaleină.
În eprubeta 1, turnesolul are culoarea violet; în eprubeta 2, turnesolul are culoarea albastră; în eprubeta 3, fenolftaleina este incoloră; în eprubeta 4, fenolftaleina are culoarea roșu-carmin.
CONCLUZIE În soluția unei baze, turnesolul își schimbă culoarea din violet în albastru, iar fenolftaleina, din incolor în roșu carmin.
Turnesolul, în mediu bazic, este albastru.
Fenolftaleina, în mediu bazic, se colorează roșu-carmin.
Indicatorii sunt substanțe organice care își modifică culoarea în mediu acid sau bazic. Cei mai utilizați indicatori sunt fenolftaleina și turnesolul.
Bateriile pe care le folosești sunt alcaline (bazice).
Hidroxidul de sodiu (soda caustică) este folosit pentru obținerea săpunurilor solide, a mătăsii artificiale sau în sinteza unor medicamente. Pentru obținerea săpunurilor lichide se folosește hidroxidul de potasiu (KOH).
Hidroxidul de calciu (varul stins) este utilizat în construcții, pentru reducerea acidității solurilor și în industria alimentară.
Aplică ce ai învățat!
1. Din seria de formule indicate mai jos, recunoaște-le pe acelea care corespund bazelor. Argumentează alegerea făcută.
HOH, NaOH, HONO2, Al(OH)3, HOCl, Fe(OH)2.
2. Scrie formulele chimice și denumește bazele următoarelor metale: Cu(I), Ni(II), Ag(I), Mg.
3. Alege litera A, dacă enunțul este adevărat, și litera F, dacă enunțul este fals.
a) Hidroxidul de sodiu, numit și sodă caustică, este folosit în agricultură ca îngrășământ chimic. A/F b) În tehnologia de obținere a săpunului lichid se folosește potasa caustică. A/F
c) Varul stins este o bază folosită în construcții. A/F
d) Hidroxidul de cupru (II) formează, cu apa, un amestec eterogen, deci este solubil în apă. A/F
4. Se dizolvă 0,5 mol de hidroxid de sodiu în 180 g de apă. Calculează concentrația procentuală a soluției.
5. În 2,4 g de hidroxid al unui metal alcalin, care poate fi folosit ca absorbant de dioxid de carbon pentru echipajele din submarine, se găsesc 6,022 · 1022 cationi. Determină formula chimică a hidroxidului.
6. Într-un cristalizor cu apă, se introduc câteva cristale de sodă caustică și câteva picături de fenolftaleină. Ce culoare va avea soluția? Ce fenomen a avut loc în cristalizor?
PORTOFOLIU
Organizați în grupe de câte 2 elevi, veți realiza o prezentare digitală, cu titlul Utilizările bazelor. Veți citi cât mai multe etichete ale produselor alimentare, ale produselor de curățenie, de întreținere, sau ale medicamentelor, pentru a descoperi prezența bazelor (3p) în compoziția acestora. Veți realiza fotografii ale acestor produse și etichete necesare prezentării digitale. Pentru fiecare bază descoperită, vă veți documenta și veți scrie un efect al acestor substanțe asupra organismului (3p) și un efect asupra mediului înconjurător (3p).
La sfârșitul acestei sarcini de lucru, completați individual următorul chestionar.
Punctaj total: 10 p. (Se acordă 1 p din oficiu)
Îmi place să cooperez.
Îmi asum responsabilități în realizarea sarcinilor de lucru colective.
Respect punctele de vedere argumentate ale celorlalți colegi.
Îmi argumentez propriile păreri.
Știu să-i ajut pe ceilalți colegi.
DA NU
Baterii alcaline
5.3.3. ACIZI
Zilnic, consumăm alimente care au în compoziția lor acizi. Aceștia sunt prezenți în: fructe, legume, apă carbogazoasă, oțet etc.
Analizează formulele chimice ale acizilor: carbonic (H2CO3), clorhidric (HCl), sulfhidric (H2S) și identifică elementul comun.
Concluzie În compoziția fiecărui acid există hidrogen.
Acizii sunt compuși moleculari. Fiecare acid are cel puțin un atom de hidrogen în moleculă. În formula chimică a unui acid anorganic, elementul H se scrie primul.
Acizii sunt compuși moleculari, binari sau ternari ai hidrogenului cu nemetale.
Din șirul de formule de mai jos, identifică formulele acizilor:
Analizează formulele acizilor descoperiți și identifică elementele din compoziția lor.
Clasifică acizii după numărul elementelor chimice pe care le conțin, completând tabelul pe caiet:
Acizi alcătuiți din două elemente
CONCLUZIE
Acizi alcătuiți din trei elemente
După numărul elementelor componente, molecula unui acid poate fi: – binară (formată din două elemente), de forma HnX, unde X este simbolul unui nemetal și n valența nemetalului. Acești acizi se numesc hidracizi.
– ternară (formată din trei elemente), de forma HnA, unde A este un grup de atomi, pe care îl numim radical, format dintr-un atom de nemetal și un număr de atomi de oxigen, iar n este valența radicalului. Acești acizi se numesc oxiacizi (au în compoziție oxigen).
Acizii se găsesc în toate stările de agregare: hidracizii sunt gaze, acizii sulfuric și azotic sunt lichizi, acidul fosforic este solid. Acizii sunt corozivi, sunt solubili în apă, iar soluțiile formate conduc curentul electric. Dizolvarea acidului sulfuric în apă se face adăugând treptat acid în apă, deoarece, în acest caz, dizolvarea este un proces exoterm.
Ați învățat în lecția anterioară că indicatorii sunt substanțe care își schimbă culoarea în mediu acid sau bazic.
EXPERIMENT Cum identific o soluție acidă cu ajutorul indicatorilor?
Substanțe și ustensile:
HCl soluție, apă, soluție de turnesol, soluție de fenolftaleină, pipete, 4 eprubete, stativ
Observații:
Mod de lucru:
În fiecare dintre cele patru eprubete introdu câte 3 mL de apă.
În eprubetele 2 și 4 adaugă câteva picături de soluție de HCl și agită.
În eprubetele 1 și 2 pune cate 2 picături de turnesol.
În eprubetele 3 și 4 adaugă câte 2 picături de fenolftaleină.
În eprubeta 1, turnesolul are culoarea violet; în eprubeta 2, turnesolul are culoarea roșie; în eprubetele 3 și 4, fenolftaleină este incoloră.
CONCLUZIE În soluția unui acid, turnesolul își schimbă culoarea din violet în roșu, iar fenolftaleina rămâne incoloră.
Turnesolul, în mediu acid, este roșu.
Se promovează din ce în ce mai mult alimentația sănătoasă. Dieta oamenilor este constituită din alimente bazice și din alimente acide. Orice exces de alimente acide duce la o hiperaciditate în stomac. În acest caz, se recomandă o dietă bogată în alimente cu caracter bazic, ca de exemplu: alimente vegetale, fructe, cereale.
Cum aflăm dacă un aliment este acid sau bazic?
Caracterul acid sau bazic al unei soluții se stabilește cu ajutorul indicatorilor și se exprimă numeric prin pH. Scala de pH este reprezentată mai jos.
Fenolftaleina
rămâne incoloră
în mediu acid.
pH-ul se măsoară în soluții diluate folosind hârtie indicatoare de pH sau un dispozitiv electronic numit pH-metru.
Hârtie indicatoare de pH pH-metru. Dispozitiv pentru măsurarea pH-ului
EXPERIMENT Cum deosebesc o soluție acidă de una bazică?
Substanțe și ustensile: eprubete, pipete; substanțe: șampon, apă de var, oțet, praf de copt, săpun, sodă de rufe, zeamă de lămâie, detergent, sare de bucătărie, apă minerală; hârtie indicatoare de pH
Mod de lucru:
1. Introdu în eprubete diferite cantități mici din substanțele/amestecurile indicate și adaugă în 3–5 mL apă distilată.
2. Cu ajutorul unei pipete, ia câte o picătură din fiecare soluție și pune-o pe hârtie indicatoare de pH. În funcție de culoarea obținută, află pH-ul fiecărei soluții și completează tabelul:
Soluție
Valoare pH Caracter acido-bazic
CONCLUZIE Dacă valoarea pH-ului unei soluții este mai mică de 7, aceasta are caracter acid. Dacă valoarea pH-ului unei soluții este mai mare de 7, aceasta are caracter bazic.
Acidul clorhidric este prezent în sucul gastric, intervenind în procesul de digestie. Este folosit la obținerea maselor plastice, a cauciucurilor etc. Acidul sulfuric (vitriol), în soluții cu concentrația 37–38% intră în componența acumulatorilor utilizați la mașini, dar este folosit și la fabricarea hârtiei, a coloranților, a medicamentelor sau a explozibililor. Acidul azotic este folosit pentru obținerea explozibililor, a coloranților și a îngrășămintelor chimice.
PORTOFOLIU
Analizează imaginile de mai jos, în care sunt indicate utilizări ale acizilor. Documentează-te folosind diferite surse de informare (manuale, dicționar ilustrat de chimie, bibliotecă virtuală etc.) și, împreună cu trei colegi, realizează un poster în care să prezinți și alte întrebuințări ale H2SO4, H3PO4, HF, H2CO3.
Acumulatori auto cu acid sulfuric
Aplică ce ai învățat!
Mercerizarea bumbacului cu acid azotic
1. Completează pe caiet tabelul de mai jos.
Tratament stomatologic cu acid fosforic
Denumire acid Formulă chimică Tip de acid Masă molară
Acid bromhidric H2SO4
Acid carbonic HI
2. Calculează masa de acid clorhidric conținută în 3 mol de acid.
3. Câți mol de acid se găsesc în 12,4 g acid carbonic?
4. Alege varianta corectă: În 4,1 g de acid sulfuros se găsesc:
a) 0,02 mol de acid; c) 0,3011 · 1023 molecule de acid; b) 0,2011 · 1023 molecule de acid; d) 0,5 mol de acid.
5. Amestecul sulfonitric este folosit, în practică, la obținerea explozibililor (TNT). Acesta este format din 60% acid sulfuric, 32% acid azotic și restul apă. Calculează cantitatea din fiecare acid conținută în 400 g amestec.
6. „Apa regală" (aqua regia) este un amestec de acid clorhidric și acid azotic în raport molar de 3 : 1. Acest amestec „dizolvă” metale nobile ca aurul și platina. Calculează masa fiecărui acid care se găsește în 34,5 g amestec.
5.3.4. SĂRURI
Cele mai multe substanțe anorganice utilizate în practică, fac parte din clasa de substanțe compuse numite săruri.
Sarea de bucătărie este cunoscută și folosită de oameni ca aliment din cele mai vechi timpuri. În Imperiul Roman, soldații erau plătiți în bani, dar primeau și o cotă în sare (salariu). În medicină, se folosește o soluție de sare (NaCl) de concentrație 0,9% numită ser fiziologic.
Carbonatul de calciu (CaCO3) se găsește în natură sub numele de calcar, piatră de var, marmură și este folosit în construcții. Aceasta se mai găsește în coaja de ou, în solurile calcaroase, în stalactitele și stalagmitele din peșteri, dar și în depunerile de pe cuva mașinii de spălat rufe.
Gospodinele folosesc pentru prepararea prăjiturilor praf de copt, bicarbonat de sodiu (NaHCO3).
Carbonatul de sodiu (Na2CO3) este cunoscut și utilizat din perioada Egiptului antic la conservarea mumiilor și la fabricarea sticlei. Clorura de calciu (CaCl2) este folosită iarna pentru prevenirea formării gheții.
În medicină, sulfatul de magneziu (MgSO4), sub formă de soluție administrată intramuscular, are acțiune sedativă. Vița-de-vie se stropește cu zeamă bordeleză pentru tratamentul ciupercii Plasmapora viticola. Zeama bordeleză se obține din var stins și piatră vânătă (CuSO4 hidratat).
Utilizează Tabelul Periodic și indică pentru fiecare formulă chimică numărul elementelor componente și caracterul chimic al acestora. În compușii ionici, grupul de nemetale are sarcină electrică și se numește ion poliatomic. Acești ioni se obțin din moleculele acizilor, prin cedarea hidrogenului sub formă de ion pozitiv (proprietate a acizilor pe care o vei studia la liceu).
Calcar (CaCO3) în Turcia, la Pamukale
Struguri stropiți cu zeamă bordeleză
Recipiente cu săruri
Sărurile sunt substanțe compuse care pot conține:
a) un metal și un nemetal (compuși binari): MnXm, unde: M este metal, m valența metalului; X nemetal, n valența nemetalului; b) un metal și un grup de nemetale, numit radical/ion poliatomic (A): MnAm
Descoperă în tabelul de mai jos cei mai întâlniți ioni poliatomici, denumirile și valențele lor.
Acidul Ionul poliatomic Denumirea Valența
HNO3 acid azotic (NO3)– azotat I
H2CO3 acid carbonic (CO3)2– carbonat II
H2SO4 acid sulfuric (SO4)2– sulfat II
H3PO4 acid fosforic (PO4)3– fosfat III
HNO2 acid azotos (NO2)– azotit I
Pentru simplificarea scrierii formulelor sărurilor, în continuare vom folosi termenul de radical, fără a mai evidenția tipul substanței (compus ionic).
Denumirea sărurilor:
a) Sărurile binare numele nemetalului cu sufixul -ură + de + numele metalului
b) Sărurile care conțin oxigen numele radicalului cu sufixul -at/it + de + numele metalului
Scrie formulele chimice pentru sărurile ale căror denumiri sunt date în tabelul alăturat, folosind algoritmul de determinare a formulelor chimice pe baza valenței.
Etapele stabilirii formulei chimice pentru o sare, când se cunoaște denumirea:
1. sulfură de aluminiu
terminația ură indică un compus binar care conține S și Al AlIII SII Al2S3
2. sulfat de bariu
terminația at indică un radical provenit de la oxiacidul sulfului.
Se scrie formula acidului H2SO4.
Se identifică sulfatul și valența acestuia valența II
BaII SO4II
Ba2(SO4)2 BaSO4
NaCl Clorură de sodiu ... Carbonat de cupru (II)
... Carbonat de magneziu ... Fosfat de calciu
CaSO4 Sulfat de calciu
Na2S ... Sulfură de sodiu
... Azotat de potasiu ... Azotat de argint
Sulfit de potasiu Azotit de sodiu
Sărurile sunt substanțe solide, albe sau colorate. Sărurile solubile în apă formează soluții care conduc curentul electric. Sărurile au temperaturi de topire ridicate.
Azotatul de amoniu (NH4NO3) este o sare folosită ca îngrășământ chimic. În acest compus, cationul este ionul poliatomic amoniu (NH4)+.
Aplică ce ai învățat
1. Scrie formulele chimice ale următoarelor săruri: iodură de potasiu, fluorură de calciu, sulfură de sodiu, fosfat de aluminiu, carbonat de cupru (II), sulfat de bariu, azotat de argint, clorură de magneziu.
2. Scrie în caiet litera corespunzătoare variantei corecte:
• Elementul X situat în grupa 2, perioada 3 formează clorura:
a) CuCl2; b) CaCl2; c) AlCl3; d) MgCl2
• Fosfatul metalului cu 1e – pe stratul N este:
a) Na3PO4; b) K3PO3; c) Na3PO4; d) K3PO4.
De reținut!
Substanțele chimice sunt forme concrete de existență a materiei, cu compoziție constantă și proprietăți bine determinate.
1. Substanțele simple sunt formate dintr-un singur element
2. Substanțele compuse sunt formate din două sau mai multe elemente
c. Acizii sunt compuși moleculari, binari sau ternari ai hidrogenului cu nemetale. pH-ul unei soluții acide are valori cuprinse între 0 și 6,9.
d. Sărurile sunt substanțe binare sau ternare compuse din metale și radicali acizi.
Indicatorii sunt substanțe care își modifică culoarea în soluțiile acide sau bazice.
acid bazic
turnesol roșu albastru fenoftaleină incolor roșu
a. Metale: Na, Al, Fe
b. Nemetale: C, S, H2, O2, Cl2, P4
a. Oxizii sunt compuși binari ai oxigenului cu alte elemente
E2On, E – element chimic; n – valența elementului
Oxid + de + numele elementului pentru oxizii nemetalelor, se adaugă prefixul mono, di, tri, penta CO2 – dioxid de carbon pentru oxizii metalelor cu mai multe valențe, se adaugă după denumire, cu cifre romane, valența metalului: CuO – oxid de Cu(II).
b. Bazele sunt compuși care conțin un ion metalic și un număr de ioni (OH)– egal cu valența metalului. Hidroxid + de + numele metalului + valența pentru metalele care prezintă valență variabilă
NaOH – hidroxid de sodiu pH-ul unei soluții bazice are valori cuprinse între 7,1 și 14.
Hidracizi: HnX
X – nemetal; n – valența nemetalului.
Acid + numele nemetalului + hidric HCl – acid clorhidric
Oxiacizi: HnA
unde A este un grup de atomi format dintr-un nemetal și un număr de atomi de oxigen (radical acid)
M – metal; m – valența metalului; X – nemetal; n – valența nemetalului.
Numele nemetalului + ură + de + numele metalului
NaCl – clorură de sodiu
Săruri ternare MnAm
M – metal; m – valența metalului; A – radical acid; n – valența radicalului.
Numele radicalului cu sufixul at/it + de + numele metalului
CuSO4 – sulfat de cupru
KNO2 – azotit de potasiu
1. Stabilește denumirea următoarelor substanțe: BaCl2, K2O, Mg(NO3)2, H3PO4, Al2(CO3)3, Mg(OH)2, HF. Subliniază cu diferite creioane colorate: oxizii, bazele, acizii și sărurile.
2. Scrie formulele sărurilor care au următoarele denumiri: bromură de potasiu, fluorură de sodiu, sulfură de sodiu, iodură de potasiu, fosfat de aluminiu, carbonat de fier (II), carbonat de zinc, sulfură de aluminiu.
3. Pe masa de laborator, se află trei sticluțe cu soluții neetichetate: hidroxid de potasiu, azotat de calciu, acid clorhidric și indicatori acido-bazici. Cum identifici ce substanță se află în fiecare sticluță?
4. Folosind doar elementele chimice: S, O, H, Mg, scrie formulele chimice și denumirile pentru: a) trei oxizi; c) trei săruri; b) doi acizi; d) o bază.
5. Necesarul zilnic de clorură de sodiu al unui adult este de circa 5 g, iar necesarul zilnic de clorură de potasiu este de circa 3 g. Calculează compoziția procentuală molară a amestecului format din cele două halogenuri.
6. O cantitate de 0,5 mol de azotat de potasiu se dizolvă în 249,5 g soluție de azotat de potasiu, de concentrație procentuală 10%.
a) Calculează masa de azotat de potasiu din soluția obținută în urma dizolvării.
b) Determină concentrația procentuală a soluției obținute.
7. Un amestec echimolar (același număr de mol) de dioxid de carbon, apă și acid carbonic cântărește 248 g. Calculează:
a) masa din fiecare substanță componentă a amestecului; b) numărul de molecule din amestec.
8. Pe lista meseriilor verzi ale viitorului se află fermierul urban, care cultivă plante pe verticală, utilizând acoperișurile, terasele sau balcoanele. Pentru a nu afecta conservarea energiei sau creșterea biodiversității, fermierul urban trebuie să folosească îngrășăminte naturale cât mai prietenoase cu mediul înconjurător. De exemplu, dolomitul, un îngrășământ natural, este administrat în sol pentru echilibrarea necesarului de calciu și magneziu sau pentru reglarea pH-ului. Dolomitul este un mineral care conține carbonat de calciu și carbonat de magneziu în raport molar de 1 : 1.
Calculează masa de carbonat de calciu și carbonat de magneziu dintr-un sac care conține 7,5 kg de dolomit.
PORTOFOLIU
Întocmește un referat în care să prezinți importanța sării de bucătărie. În elaborarea referatului, vei avea în vedere:
• informarea din diferite surse privind formarea zăcămintelor de sare; (1p)
• evidențierea unei proprietăți fizice a sării care determină prezența ei în organism; (1p)
• documentarea cu privire la necesarul zilnic de sare al organismului; (1p)
• menționarea a cel puțin două beneficii ale consumului de sare iodată; (2p)
• identificarea a cel puțin doi factori de risc în cazul consumului de sare în exces; (2p)
• respectarea ortografiei și a punctuației; (1p)
• precizarea surselor bibliografice. (1p)
Adaugă referatul în portofoliul personal.
Punctaj total: 10 p. Se acordă 1 p din oficiu.
Aplicații
5.4. CALCULE PE BAZA FORMULEI CHIMICE
Acum, când ai învățat să scrii formule chimice pentru compușii anorganici, vei învăța cum să folosești formula chimică pentru a afla diverse informații.
Știind formula chimică a unei substanțe, se pot efectua diferite calcule.
1. Raportul atomic al elementelor componente este raportul dintre numărul de atomi din fiecare element component al substanței respective.
Exemplu:
H2O nr. atomi de H : nr. atomi de O = 2 : 1
CH4 nr. atomi de C : nr. atomi de H = 1 : 4
HNO3 raport atomic H : N : O = 1 : 1 : 3
Fe2(SO4)3 raport atomic Fe : S : O = 2 : 3 : 12
Generalizare: pentru o substanță XaYbZc, raportul atomic = a : b : c
2. Raportul de masă reprezintă raportul dintre masele din fiecare element existent într-o substanță.
• Cum determin raportul atomic și raportul masic al elementelor.
• Cum determin compoziția procentuală elementală a unei substanțe.
• Cum determin formula chimică a unei substanțe folosind diverse informații.
Dicționar
• Amestec echimolar – amestec în care se află același număr de moli din fiecare component al amestecului.
Fe2(SO4)3 raport masic Fe : S : O = 2AFe : 3AS : 12AO = 112 : 96 : 192 = 7 : 6 : 12
Generalizare: pentru o substanță XaYbZc, raportul de masă X : Y : Z = aAX : bAY : cAZ
3. Compoziția procentuală de masă reprezintă masa fiecărui element conținută în 100 g substanță.
a) Calculul compoziției procentuale pornind de la formula chimică
Exemplu pentru H2SO4:
Se calculează M = 2AH + AS + 4AO = 98 g/mol
Dacă 98 g H2SO4 conțin .......... 2 g H ........ 32 g S ........ 64 g O atunci 100 g H2SO4 conțin ..... x ................ y .................. z x = 100 · 2 98 = 2,04 % H; y = 32 · 100 98 = 32,65 % S z = 64 · 100 98 = 65,3 % O
1. Determină raportul atomic pentru: a) NH3; b) Ca(NO3)2; c) Ca3(PO4)2
2. Calculează raportul de masă pentru: a) SO3; b) CaCO3; c) Al2(SO4)3.
3. Calculează compoziția procentuală de masă pentru: a) CaCl2; b) Al2O3; c) Fe(NO3)3.
Aplică
b) Calculul compoziției procentuale de masă din raportul de masă
Un oxid al sulfului are raportul masic S : O = 2 : 3
Dacă în 5 g oxid se găsesc .............. 2 g S ........... 3 g O
atunci în100 g oxid se găsesc ....... x g S ............ y g O
x = 40% S y = 60% O
4. Masa dintr-un element aflată într-o anumită masă de substanță compusă.
Enunț: Ce masă de oxigen se află în 27,2 g apă oxigenată H2O2?
Datele problemei:
mH2O2 = 27,2 g
Cerința: mO = ?
Rezolvare:
• Se calculează masa molară:
MH2O2 = 2AH + 2AO = 2 + 2 ∙ 16 = 34 g/mol
• Se aplică regula de trei simplă:
Dacă 34 g H2O2 conțin ......... 32 g O atunci 27,2 g H2O2 ................... x g O
x = 25,6 g O
Răspuns: mO = 25,6 g O
5. Masa de substanță compusă care conține o anumită masă de element.
Enunț: Calculează masa de CaCl2 în care se află 8 g de Ca.
Datele problemei:
mCa = 8 g
Cerința: mCaCl2 = ?
Rezolvare:
• Se calculează masa molară a CaCl2:
M = ACa + 2ACl = 40 + 2 ∙ 35,5 = 111g/mol
• Se aplică regula de trei simplă:
Dacă în 111 g CaCl2 .......... se găsesc 40 g Ca atunci în x g CaCl2 ............. se găsesc 8 g Ca x = 8 ∙ 111/40 = 22,2 g CaCl2
Răspuns: mCaCl2 = 22,2 g
6. Masa de element care se află într-o anumită cantitate de substanță.
Enunț: Calculează masa de oxigen din 0,4 mol Na2CO3
Datele problemei:
nNa2CO3 = 0,4 mol
Cerința: moxigen = ?
Rezolvare:
• Se calculează masa molară MNa2CO3 = 2ANa + AC + 3AO = 2 ∙ 23 + 12 = 3 ∙ 16 = = 106 g/mol
• Se calculează mNa2CO3
m = n ∙ M = 0,4 mol ∙ 106 g/mol = 42,4 g
Dacă 106 g Na2CO3 conțin .... 3 ∙ 16 g oxigen
42,4 g Na2CO3 .................. x g oxigen
x = 19,2 g oxigen
Răspuns: moxigen = 19,2 g oxigen
Molecula de SO3
AS = 32, AO = 16
1. Calculează masa de hidrogen din:
a) 58,8 g de H3PO4; b) 38,88 g de Ca(HCO3)2; c) 3,4 g de NH3; d) 6,4 kg de CH4
2. Calculează masa de Na2CO3 care conține:
a) 36,8 g de sodiu; b) 30 g de carbon; c) 3,6 mol de atomi de oxigen; d) 4 mol de ioni Na+.
3. Ce masă de sulf se găsește în:
a) 5 mol de acid sulfuric; b) 2 mol de sulfură de aluminiu;
c) 0,5 kmol de dioxid de sulf; d) 40 de mmol acid sulfhidric.
4. Determină masa de sulfat de cupru(II) în care se găsesc:
a) 2 mol de Cu2+; b) 0,4 mol de S; c) 50 mmol de ioni SO4 2–.
5. Calculează masa de carbon conținută în:
a) 10 mol de amestec echimolar de CO2 și CO.
b) 21,2 g de amestec echimolar de CO2 și H2CO3.
c) 37,4 g de amestec de Na2CO3 și Ca(HCO3)2 aflați în raport molar 2 : 1.
Aplică
7. Masa de substanță care conține o anumită cantitate de element.
Enunț: Calculează masa de FeCl3 care conține 0,9 mol de ioni Cl–
Datele problemei:
nCl– = 0,9 mol
Cerința: mFeCl3 = ?
Rezolvare:
• Se calculează n FeCl3 aplicând regula de trei simplă:
dacă 1 mol FeCl3 conține ........ 3 mol ioni Cl–
x mol FeCl3 ..................... 0,9 mol ioni Cl–
x = 0,3 mol FeCl3
• Se calculează masa de FeCl3: M = AFe + 3ACl = 56 + 3 ∙ 35,5 = 162,5 g/mol
m = n ∙ M = 0,3 mol ∙ 162,5 g/mol = 48,75 g
Răspuns: mFeCl3 = 48,75 g FeCl3
Aplică
1. Calculează masa de Na2CO3 în care se află aceeași masă de sodiu ca în 35,1 g NaCl.
2. În câți mol de apă se găsește aceeași masă de oxigen ca cea conținută în 4 mol amestec echimolar de NaOH și Na2CO3?
Raționamente asemănătoare pot fi făcute pentru a determina prin calcul formula chimică a unei substanțe când se cunosc diverse informații.
1. Determinarea formulei chimice când se cunoaște compoziția procentuală de masă și masa molară
Enunț: Un oxid al azotului cu masa molară 44 g/mol conține 63,63% N.
Determină formula chimică a acestuia.
Datele problemei:
% N = 63,63% M = 44 g/mol
Cerința: formula chimică a oxidului
Rezolvare:
• Se calculează procentul de O prin diferență (suma procentelor = 100):
% O = 100 – 63,63 = 36,37%
• Se împart procentele la masele atomice ale elementelor respective: 63,63 AN = 4,545 36,37 AO = 2,2725.
• Rezultatele obținute se împart la cel mai mic dintre ele pentru a ajunge la un raport de numere întregi de atomi din elementul respectiv: 4,5454 2,2725 = 2 atomi N 2,2725 2,2725 = 1 atom O
Deci, formula chimică este (N2O)n; 44 = n · (2 · 14 + 16); n = 1 => N2O.
2. Determinarea formulei chimice când se cunoaște raportul masic de combinare al elementelor
Enunț: Creta conține în principal o sare de calciu.
Determină formula chimică a acesteia știind că are raportul masic Ca : S : O = 5 : 4 : 8.
Datele problemei:
Ca : S : O = 5 : 4 : 8
Cerința: formula chimică
Rezolvare:
• Se împart rapoartele masice la masele atomice ale elementelor respective:
Ca: 5 40 = 0,125
S: 4 32 = 0,125
O: 8 16 = 0,5
• Se împart numerele obținute la cel mai mic dintre ele rezultând numărul de atomi din elementul respectiv:
Ca: 0,125 0,125 = 1 atom Ca
S: 0,125 0,125 = 1 atom de S
O: 0,5 0,125 = 4 atomi de O
Formula chimică este CaSO4.
formula chimică
raportul de masă al elementelor
compoziția procentuală de masă
1. Calculează masa a 6 mol de amestec echimolar de CaO și MgO.
2. Ce cantitate de NaCl se găsește în 77,4 g de amestec echimolar de NaCl și CuCl2.
3. Calculează cantitatea de CaO conținută 200 g de CaO (var nestins) de puritate 91%.
4. Soda de rufe apare în stare naturală în unele soluri saline și în cenușa plantelor. A fost folosită chiar din Antichitate, de egipteni, pentru spălarea rufelor. Soda de rufe este carbonatul de sodiu. Calculează concentrația procentuală a unei soluții ce conține 0,5 mol de Na 2 CO 3 și 20 mol de apă.
5. Soluția de CuSO4 este folosită pentru stropitul legumelor și a viței-de-vie împotriva dăunătorilor și a manei. Calculează numărul de mol de CuSO4 și numărul de mol de apă din 2 kg de soluție de CuSO4 de concentrație 10%.
6. Serul fiziologic folosit în diverse tratamente în medicină este o soluție de NaCl de concentrație 0,9% și densitate 1 g/mL. O fiolă de ser fiziologic conține 10 mL de soluție. Calculează câte fiole de ser perfuzabil se pot prepara din 0,6 mol de NaCl.
7. Calculează masa de Ca(NO3)2 care conține: a) 8 mol de Ca2+; b) 0,04 mol de atomi de N.
8. Determină formula chimică a substanței care conține H, N, S și O, aflate în raport de masă: 2 : 7 : 8 : 16 , știind că într-un mol de substanță compusă se găsesc 32 g de sulf.
9. Calculează masa unui amestec de NaOH și KOH ce conține 3 mol de NaOH, iar raportul molar NaOH : KOH este 1 : 2. Calculează masa de oxigen din acest amestec.
10. Calculează masa de calciu din 300 mg de amestec echimasic de Ca(HCO3)2 și CaCO3.
11. Un component important al artificiilor sau al prafului de pușcă conține 38,61% K, 13,86% N și restul oxigen. Determină formula chimică a acestui compus ionic care conține un mol de ioni de K+ într-un mol de compus.
12. *Constituentul principal al sticlei este silicatul de sodiu. Acesta are masa molară 122 g/mol, conține 37,705% Na și are raportul de masă Si : O = 7 : 12. Determină formula chimică a acestui compus.
13. O probă de apă de mare conține 38 g/L Na+Cl–, 5 g/L Mg2+2Cl–, 0,9 g/L K+Cl–. Calculează masa în grame a ionilor de clorură dintr-un litru de apă.
14. În 126 g apă se adaugă 40 g azotat de sodiu de puritate 85%. Știind că impuritățile nu se dizolvă în apă, calculează:
a) concentrația procentuală masică a soluției obținute; b) masa de oxigen din soluție.
Aplicații
TEST DE EVALUARE
Se acordă 1p din oficiu.
I Citește cu atenție fiecare enunț de mai jos. Dacă apreciezi că enunțul este adevărat încercuiește litera A, iar dacă apreciezi că enunțul este fals încercuiește, pe caiet, litera F.
a) Aluminiul poate fi prelucrat sub formă de foi și sub formă de fire. A/F
b) Dioxidul de sulf și dioxidul de carbon sunt substanțe solide. A/F
c) Hidracidul halogenului din perioada a 3-a este acidul clorhidric. A/F
d) Sarea de bucătărie are denumirea științifică clorură de potasiu. A/F
e) Clorul este folosit pentru dezinfectarea apei. A/F (2p)
II Scrie, pe caiet, numărul de ordine al substanței compuse din coloana A, însoțit de litera din coloana B corespunzătoare caracteristicilor acelei substanțe. Fiecărei cifre din coloana A îi corespunde o singură literă din coloana B. A
1. CaCO3
2. NaHCO3
3. H2CO3
4. SiO2
5. Mg(OH)2 B
a) Oxidul unui metal din perioada a 3-a.
b) Compus binar al oxigenului cu un nemetal.
c) Sare acidă care conține un metal alcalin.
d) Sarea unui metal care se găsește în oase.
e) Este un oxiacid.
f) Soluția apoasă are pH mai mare decât 7. (1p)
III Completează spațiile punctate din tabel cu denumirile substanțelor cunoscând formulele chimice și scrie formulele chimice ale substanțelor pornind de la denumirile date.
Oxid de magneziu
de sulf
Hidroxid de fier (II)
Clorură de calciu (2p)
IV Sucul de varză roșie este un indicator natural de pH. Când este adăugat în soluția unui acid, culoarea acestuia devine roșie, iar într-o soluție de bază devine albastră. În soluție neutră, culoarea sucului de varză este violet. Ce culoare va avea acest indicator în: suc de portocale, soluție de săpun alcalin, apă minerală carbogazoasă? (1p)
V Un oxid al unui element E are masa molară 44 g/mol și conține 72,73% O.
Formula chimică a acestui oxid este:
a) SO; b) CO; c) SO2; d) CO2. Argumentează răspunsul. (1p)
VI Pentru îmbogățirea solului cu principalele elemente necesare plantelor (azot N, fosfor P și potasiu K), în agricultură se folosesc substanțele A, B și C.
a) Determină formula substanței A știind că raportul de masă este Ca : N : O = 10 : 7 : 24 și masa molară 164 g/mol.
b) Scrie formula chimică a substanței B dacă raportul atomic este Ca : P : O = 3 : 2 : 8.
c) Substanța C este clorura unui metal monovalent. Determină masa atomică a metalului știind că în 149 g substanță C se află 2 mol metal, apoi scrie formula substanței C.
d) Denumește substanțele A, B, C. (2p)
EXERCIȚII RECAPITULATIVE
Rezolvă pe caiet sarcinile de mai jos.
Vapori de apă
Fenomen F3
Apă
+ Zahăr
+ pulbere de sulf
Ardere
Fenomen F2
Dioxid de sulf
Amestec 3 var stins Ca(OH)2 și apă
Separare 3
+ var CaO / Fenomen F5
+ CO2 / Fenomen F6
Fenomen F1 + fier
Sifon H2CO3
Soluție apă de var Ca(OH)2
Fenomen F4 + pulbere de sulf
Amestec 1 (apă + zahăr)
Separare 1
Apă Zahăr
Se dă schema de mai sus. Se cere:
1. Notează tipul amestecurilor 1, 2 și 3 din schemă.
Amestec 2 (apă + pulbere sulf)
Sulfură de Fe (II)
2. Propune câte o metodă de separare pentru amestecurile 1, 2 și 3.
3. Notează natura fenomenelor F1 – F7.
4. Pentru 16 33 S precizează:
a) numărul particulelor elementare (p+, n0, e –);
b) repartizarea electronilor pe straturi;
c) tipul de ioni pe care îi poate forma.
5. În cazul moleculei de apă:
a) modelează formarea moleculei;
b) notează două proprietăți fizice;
c) calculează raportul de masă al elementelor;
d) calculează compoziția procentuală de masă;
e) calculează masa de apă care conține 2,4 g de hidrogen.
Separare 2
Fenomen F7
Apă Sulf
6. Se consideră substanțele din schemă: H2, O2, H2O, dioxid de sulf, sulf, CO2, Ca(OH)2, zahăr, H2CO3, CaO, Fe, sulfură de fier (II).
Completează tabelele de mai jos cu formulele corespunzătoare acestor substanțe în coloana potrivită.
Pag. 80: 3. a) 8 mol H2S, b) 0,6 kmol NH3, c) 1,38 mol acetonă; 4. 20 % HCl; 5. 85 g NH3
Pag. 95: 4. 0,03 mol Al2O3; 5. 15,055 · 1023 molecule NO2; 6. 104 g amestec NO și CO; 8. Raport molar PbO : PbO2 = 2 : 1, M = 685 g/mol; 9. Raport masic SiO2 : CaO : Na2O = 180 : 28 : 3.
Pag. 97: 4. 10 % NaOH; 5. LiOH.
Pag. 100: 2. 109,5 g HCl; 3. 0,2 mol H2CO3.
Pag. 101: 4. C; 5. 2,449 mol H2SO4, 2,0317 mol HNO3; 6. 21,9 g HCl, 12,6 g HNO3
Pag. 105: 1. a) N : H = 1 : 3, b) Ca : N : O = 1 : 2 : 6, c) Ca : P : O = 3 : 2 : 8; 2. a) S : O = 2 : 3, b) Ca : C : O = 10 : 3 : 12; c) Al : S : O = 9 : 16 : 32; 3. a) 36,036 % Ca, 63,963 % Cl; b) 52,94 % Al, 47,05 % O; c) 23,14 % Fe, 17,35 % N, 59,504 % O;
Pag. 106: 1. a) 1,8 g H, b) 0,48 g H, c) 0,6 g H, d) 1,6 kg H; 2. a) 84,8 g Na2CO3, b) 265 g Na2CO3, c) 127,2 g Na2CO3, d) 212 g Na2CO3; 3. a) 160 g S, b) 192 g S, c) 16 kg S, d) 1280 mg S; 4. a) 320 g CuSO4, b) 64 g CuSO4, c) 8000 mg CuSO4; 5. a) 120 g C, b) 4,8 g C, c) 4,8 g C.
Pag. 104: 4. A: Ca3(PO4)2, B: K2SO4; 5. 67,98 % NaCl, 32,02% KCl; 6. a) 75,45 g KNO3, b) 25,15 % KNO3; 7. a) 88 g CO2, 36 g H2O, 124 g H2CO3, b) 36,132 · 1023 molecule; 8. 4076 g CaCO3, 3424 g MgCO3.
Pag. 108: 1. 288 g amestec, 2. 0,4 mol NaCl; 3. 3,25 mol CaO; 4. 12,83 % Na2CO3; 5. 1,25 mol CuSO4, 100 mol H2O; 6. 390 fiole; 7. a) 1312 g Ca(NO3)2, b) 3,28 g Ca(NO3)2; 8. (NH4)2SO4; 9. 456 g amestec, 144 g O; 10. 84,69 mg Ca; 11. KNO3; 12. Na2SiO3; 13. 27,2285 g Cl–; 14. a) 21,25 %, b) 131,2 g O.
Teste de evaluare
Pag. 32: I. a) omogenă, substanță, b) fizice, c) chimică, d) substanțe, fenomene chimice. II. a) F, b) F, c) A, d) F, e) A. III. 1a, 3b, 4d, 5c. IV. 4,35 g de clorură de sodiu. V. b) pahare Berzelius, refrigerent, capsulă, trepied, sită, stativ pentru refrigerent + cleme, baghetă, bec de gaz/sursă de căldură, c) 83 %. VI. a.
Pag. 52: I. a) A, b) F, c) A, d) F, e) A; II. Oțet – acid acetic, aer – oxigen, ser fiziologic – sare, sirop – zahăr. III. 1. c, 2. a, 3. c, 4. d. IV. 34 g sare, 16 mL apă. V. md = 97,2 g. VI. a) ~36 g sulfat de cupru, b) 26,47 %.
Pag.70: I. a) electronilor, b) 2412Mg, c) 126E, d) Z = 12, e) 12,044 · 1023. II. a) A, b) F, c) F, d) A, e) F. III. a) 12753I, b) 6,38332 · 1023 e –, c) matom iod = 212,09 · 10 – 27 kg. IV. 0,2053 · 1023 atomi. V. 0,00095 mol magneziu < 0,0125 mol, nu se satisface nevoia zilnică de magneziu
VI. X = K, 2 e – , 8 e –, 8 e –, 1 e –, perioada 4, grupa 1; Y = N, 2 e –, 5 e –, perioada 2, grupa 15; Z = O, 2 e –, 6 e –, perioada 2, grupa 16.
Pag. 88: I. a) A, b) F, c) A, d) F, e) A. II. Compus ionic – Na+Cl– , moleculă – CO2, cation – Ca2+, anion – (HCO3)– III. soluția de zahăr nu conține compuși ionici, sucul de portocale conține compuși ionici. IV. 1. c, 2. c, 3. d, 4. b. V. a) 0,1425 g X, b) X = F, c) Na + F → Na+ + F– → Na+F–. VI. b) 96 g SiH4. Pag. 109: I. a) A, b) F, c) A, d) F, e) A. II. 1d, 2c, 3e, 4b, 5f. III. Hidroxid de aluminiu, monoxid de carbon, oxid de cupru (II), azotat de argint, acid sulfuric, MgO, SO3, Fe(OH)2, H2CO3, CaCl2. IV. suc portocale –roșu, săpun alcalin – albastru, apă minerală carbogazoasă – roșu. V. CO2 VI. a) A: Ca(NO3)2, b) B: Ca3(PO4)2, c) C: KCl, d) azotat de calciu, fosfat de calciu, clorură de potasiu.
Bibliografie
1. Nenițescu, C.D., Chimie generală, EDP, București, 1985
2. Dragoș, Mircea; Șoimița Komives; Aurora Zirbo, Chimie pentru grupele de performanță clasa a VII-a, Editura Studia, Cluj-Napoca, 2008
3. Fătu, Sanda, Didactica chimiei, Editura Corint, 2007
4. Klaus Sommer; Karl-Heinz Wunsch; Manfred Zettler, Compendiu de chimie, Editura All, 2000
5. Lewis, Michael, Chimie – Recapitulări prin diagrame, vol. 1 și 2, Editura All, București, 1999
6. Matei, Cristian; Berger, Daniela; Ruse, Elena, Suport de curs pentru programele Privim spre viitor-e-Chimie, vol.1 – Chimie anorganică, Chimie analitică, Editura Politehnica Press, 2012
7. Seracu, I. Dan, Îndreptar de chimie analitică (tabele, diagrame, programe), Editura Tehnică, București, 1989
8. Wertheim, Jane; Oxlade, Chris; Stockley, Corinne, Dicționar ilustrat de chimie, Editura Aquila, Oradea, 1993
9. https://www.educred.ro/ Suport de curs CRED-Curriculum relevant, educație deschisă pentru toți
