Iztok Devetak, Tanja Cvirn Pavlin, Samo Jamšek in Vesna Pahor
Peti element
PE 9 UC 2011 notranjost 1.indd 1
9 1.8.11 9:30
dr. Iztok Devetak, Tanja Cvirn Pavlin, Samo Jamšek in mag. Vesna Pahor
Peti element UČBENIK ZA KEMIJO V DEVETEM RAZREDU OSNOVNE ŠOLE Urednik: Vasja Kožuh, mag Vesna Pahor Strokovni pregled: dr. Tanja Vilfan, mag. Vesna Pahor in Bojan Poznič Jezikovni pregled: Simona Sellami Ilustracije: Matej DeCecco Fotografije: iStockphoto, Shutterstock, Science Photo Library, NASA in drugi viri (natančen seznam je na koncu knjige)
Vse knjige in dodatna gradiva Založbe Rokus Klett dobite tudi na naslovu www.knjigarna.com.
Učbenik Peti element 9 je Strokovni svet RS za splošno izobraževanje na svoji 142. seji, dne 16. 6. 2011, s sklepom št. 6130-1/2011/63, potrdil kot učbenik za kemijo za 9. razred osnovne šole. © Založba Rokus Klett, Ljubljana 2011. Vse pravice pridržane. Brez pisnega dovoljenja založnika je prepovedano reproduciranje, distribuiranje, javna priobčitev, predelava ali druga uporaba avtorskega ali njegovih delov v kakršnem koli obsegu ali postopku, kot tudi fotokopiranje, tiskanje ali shranitev v elektronski obliki. Tako ravnanje pomeni, razen v primerih od 46. do 57. člena Zakona o avtorskih in sorodnih pravicah, kršitev avtorske pravice. Založba se je trudila poiskati vse lastnike avtorskih pravic. Kolikor v kakšnem primeru lastnik ni naveden oziroma je naveden napačen lastnik, bomo to z veseljem uredili in popravili.
CIP - Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana 54(075.2)
Založba Rokus Klett, d. o. o. Stegne 9 b, 1000 Ljubljana Telefon: (01) 513 46 00 Telefaks: (01) 513 46 99 E-pošta: rokus@rokus-klett.si www.rokus-klett.si
PE 9 UC 2011 notranjost 1.indd 2
PETI element 9. Učbenik za kemijo v devetem razredu osnovne šole / Iztok Devetak ... [et al.] ; [ilustracije Matej DeCecco ; fotografije iStockphoto ... et al.]. - 1. izd. - Ljubljana : Rokus Klett, 2011 ISBN 978-961-271-109-2 1. Devetak, Iztok 256854528
1.8.11 9:30
Vsebina 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
3 3.1 3.2 3.3 3.4
PE 9 UC 2011 notranjost 1.indd 3
KAKŠNEGA OKUSA JE ... Zakaj je limonada kisla? Kaj se skriva v čokoladi? Kaj je bolj kislo? Zakaj je salama tako lepo rdeča? Koliko soli pridelajo v solinah? Lepote kraškega podzemlja Povzetek in ponovitev
... ZDRAVA HRANA ... Zakaj je pitje alkohola škodljivo? Kaj tako lepo diši? Zakaj kopriva opeče? So maščobe koristne ali ne? S čim pomivamo posodo? maš rad sladko? Imaš Ali solata redi? Pametne spojine Povzetek in ponovitev
... KI GRADI ŽIVLJENJE? Kaj so beljakovine? Zakaj so beljakovine pomembne? Kako delujejo antibiotiki? Kako zavarujemo življenje? Vitamini Povzetek in ponovitev
6 8 12 16 20 22 26 28
30 32 36 38 42 46 48 52 54 56
60 62 66 70 72 74 76
1.8.11 9:30
4 Zastavljaj si vprašanja
Kako se učiti s tem učbenikom? Učbenik je razdeljen na tri osnovna poglavja. Vsako poglavje se začne z uvodno sliko in zgodbo, nadaljuje pa z različnim številom (4–7) podpoglavij in konča s povzetkom ter ponovitvijo. Vsaka učna vsebina je prikazana na dveh straneh. Začne se z uvodnikom in s ključnimi besedami, nadaljuje pa z razlago, ki je razdeljena na tri do pet vsebinskih sklopov. Učno vsebino sklenejo povzetek in predlogi za aktivnosti (ponovi, razmisli ipd.).
Med branjem ves čas razmišljaj o tem, kar bereš, in išči povezave s tem, kar že veš. Ob tem si zastavljaj vsa mogoča vprašanja in vztrajno išči odgovore nanje. Na ta način boš lažje razumel besedilo in se tudi zavedal, česa še ne razumeš v celoti. Nekaj vprašanj je že v učbeniku, a še bolje je, če si zastavljaš svoja.
5 Sproti razrešuj nejasnosti Delom, ki se ti zdijo težki in nejasni, posveti posebno pozornost. Označi jih in po predahu še enkrat zbrano preberi. Poglej v druge vire in dopolni besedilo z dodatnimi pojasnili. Če kljub temu še vedno ne razumeš posameznih delov, to povej učitelju in ga prosi za pomoč.
6 Obnavljaj in povzemaj
Posamezne vsebine v učbeniku presegajo učni načrt in zato niso obvezne. Takšne so tarče in posamezni odstavki, ki jih prepoznaš po črno obarvanem naslovu.
Ko res razumeš učno vsebino, poskušaj vse skupaj sestaviti v smiselno celoto in ponoviti. Pri tem vključi tudi kakšen svoj primer in zamisel. Na koncu iz besedila izlušči bistvo in ga zapiši s svojimi besedami. Svoje povzetke primerjaj s tistimi v učbeniku in jih po potrebi dopolni.
1 Na hitro preleti besedilo
7 Uporabljaj tudi druge vire
Še pred branjem na hitro preleti celotno besedilo. Na ta način dobiš precej dober občutek o vsebini in zgradbi besedila. Pri tem posveti pozornost predvsem stvarem, ki že na prvi pogled izstopajo: naslovi, slike, krepko izpisane besede, definicije …
Učbenik in učitelj naj ne bosta tvoja edina vira informacij. Podaj se na svetovni splet ali v knjižnico in poglej, kaj je drugje zapisano o določeni temi. Primerjaj tisto, kar že veš, z novimi informacijami in si ustvari čim bolj široko sliko o obravnavani temi. Temu so namenjene tudi tarče na koncu poglavij.
2 Prepoznaj ključne besede in zamisli Med branjem poskusi iz besedila sam izluščiti ključne besede in zamisli, ki so sicer zapisane s krepko pisavo. S ključnimi besedami si lahko pomagaš tudi pri iskanju informacij v drugih virih. Ključne zamisli pa predstavljajo bistvo obravnavane vsebine.
3 Beri tudi slike Natančno si oglej tudi risbe in fotografije. Slike so skrbno izbrane in izdelane, da bi bile v čim večjo pomoč pri razumevanju besedila. Na njih so pomembnejše zamisli prikazane na nekoliko drugačen način, zato jih nikar ne spreglej. Če risbe prerišeš in si pri tem pomagaš z besedilom ob njih, boš še bolje razumel predstavljeno vsebino.
8 Odgovori na vprašanja Šele vprašanja zares pokažejo, koliko znaš in razumeš. Zato poskušaj odgovoriti na vsa vprašanja in naloge, ki jih najdeš na zunanjem robu desnih strani. Začni z lažjimi vprašanji Ponovi in se šele potem, ko poznaš odgovore, loti težjih vprašanj in nalog Razmisli. Več vprašanj in nalog najdeš v delovnem zvezku – največ pa jih je v svetu okoli nas.
Uporabi znanje! Še enkrat preberi ti dve strani, vendar ob tem upoštevaj napotke, ki si jih dobil tu. Vzemi list papirja in pisalo ter najprej ugotovi, kaj boš bral, nato poišči ključne besede in zamisli, natančno preglej slike, razmišljaj ob branju, zastavljaj si vprašanja, naredi povzetek – in s tem je naloga opravljena.
4
PE 9 UC 2011 notranjost 1.indd 4
1.8.11 9:30
1 KAKŠNEGA... OKUSA JE
limonada kisla? 1.1 Zakaj je v čokoladi? 1.2 Kaj se skriva kislo? rdeča? 1.3 Kaj je bolj salama lepo 1.4 Zakaj je pridelajo v solinah? soli 1.5 Koliko
SOLI BAZE in a KISLINE, obravnav avju, ki soli V tem poglel: baze in bazična i kisline, boš izved oziroma mi in solm nastanejo · kako neka snov kislakislinami, baza je o med · zakaj razlikujem j reagirajo ica · kako pH lestv baze med sebo pine · kaj je kisline in entracija razto ne · kako eni konc o soli nasta · kaj pom unati, kolik in bazo o izrač · kako med kislini iji pri reakc žina snov mno · kaj je
limona okus, zakaj je ljal, kaj je sploh sladka? Zakaj Si kdaj razmiš pomaranča zaznavo a grenka in kisla, grenivk i, drugi ne? Za pijači, ki ri okusi prijetn le v hrani in so nam nekate zaslužne moleku na jeziku. okusa so najprej ji za naše čutnice Različne kemijski dražlja jajo v slini. delujejo kot raztapl se ki le snovi, jeziku, a okuse Okušamo lahko različne vrste čutnic na o vzburij le moleku ... v možganih razlikujemo
7
je uvod v poglav
6
uvodnik
ključne besede
razlaga
povzetek in ponovitev
1.1 ZAKAJ JE LIMONADA KISLA?
Povzetek Kisline so prisotne v našem telesu, vsebujeta jih sadje in zelenjava, uporabljajo se v industriji. Ločimo binarne kisline in kisline z atomi več nekovin. Binarne kisline nastanejo z uvajanjem plinov, npr. HCl(g) in HBr(g) v vodo, oksokisline lahko nastanejo z uvajanjem nekovinskih oksidov v vodo. Karboksilne kisline imajo v molekuli značilno skupino atomov, ki jo zapišemo kot -COOH (karboksilna skupina).
Ključne besede: • kisline • binarne kisline • oksokisline • organske kisline
Oksokisline poleg vodika in nekovine vsebujejo še kisik. Te kisline poimenujemo po značilni nekovini ter dodamo končnico –ova oziroma –jeva. Iz te skupine smo že omenili žveplovo kislino in fosforjevo kislino.
Če ugrizneš v limono ali popiješ kozarec močno kislee limonade, se boš verjetno spačil in rekel: »Kislo!« Če po nesreči zaideš v kup kopriv ali stopiš v mravljišče, bodo tvoje besede verjetno: »Peče.« Kisel okus in pekoč občutek sta posledici lastnosti kislin.
formula kisline ime kisline
Kako poimenujemo kisline? Ocetna, vinska, jabolčna, maslena, solitrna in solna kislina so domača imena kislin. V 8. razredu smo izvedeli, da spojine poimenujemo po določenih pravilih, ki jih je postavilo Mednarodno združenje za čisto in uporabno kemijo IUPAC. Vsako skupino kislin poimenujejo na svoj način.
Kje vse srečamo kisline? V naravi se pogosto srečamo s kislinami. V našem želodcu pri prebavi hrane sodeluje klorovodikova kislina, v mišicah se tvori mlečna kislina. V kisu je ocetna kislina, v sadju so prisotne citronska, vinska, jabolčna kislina, oksalno kislino poleg nekaterih vrst sadja (npr. grenivka) vsebuje tudi zelenjava (npr. špinača, rabarbara). Mravlje izločajo mravljično kislino, ki je prisotna tudi v koprivah. Ena najpomembnejših industrijskih kislin je žveplova kislina, ki je tudi sestavina kislega dežja.
HNO3
dušikova kislina
H2SO4
žveplova kislina
H3PO4
fosforjeva kislina
H2CO3
ogljikova kislina
Karboksilne kisline oziroma organske kisline prepoznamo po značilni skupini atomov v njihovi molekuli (-COOH skupina). Poimenujemo jih glede na število ogljikovih atomov, ki so v molekuli kisline, ter dodamo končnico –ojska –ojska. Koreni imen izvirajo iz poimenovanja ogljikovodikov. Omenili smo že metanojsko in etanojsko kislino, le da smo uporabili domači imeni mravljična in ocetna kislina.
Kisline, ki so binarne spojine, sestavljata vodik in še ena nekovina. Binarne kisline navadno poimenujemo tako, da povemo, da gre za vodno raztopino neke snovi, ki je kisla (glej tabelo). formula kisline ime kisline
Model molekule vodikovega klorida HCl
M d l molekule Model l k l žveplove kisline H2SO4
HCl(aq)
vodna raztopina vodikovega klorida ali klorovodikova kislina*
formula kisline HCOOH
metanojska kislina
HBr(aq)
vodna raztopina vodikovega bromida
H3CCOOH
etanojska kislina
HF(aq)
vodna raztopina vodikovega fluorida
H3CCH2COOH
propanojska kislina
H2S(aq)
vodna raztopina vodikovega sulfida
H3CCH2CH2COOH
butanojska kislina
HCN(aq)
vodna raztopina vodikovega cianida
Kako nastanejo kisline? Binarne kisline nastanejo z uvajanjem nekaterih plinov v vodo. Če vodikov klorid uvedemo v vodo, se v njej najprej raztopi, nato reagira z molekulami vode in nastanejo ioni (več o tem izveš na naslednji strani). Nastala raztopina je klorovodikova kislina, ki jo lahko zapišemo kar HCl(aq). HCl(g)
H2O(l)
HCl(aq)
Oksokisline nastanejo pri raztapljanju in reakciji nekovinskih oksidov (npr. žveplovega dioksida, dušikovih oksidov, ogljikovega dioksida ...) v vodi. Tako npr. pri gorenju fosilnih goriv, ki vsebujejo žveplo, nastaja tudi žveplov dioksid SO2. Ta v ozračju reagira s kisikom in vodo, pri čemer nastane žveplova kislina, ki z dežjem pade na tla. Takemu dežju pravimo kisli dež. 2 SO2(g) + O2(g) + 2 H2O(l) J 2 H2SO4(aq) Kako nastanejo karboksilne kisline, pa boš izvedel v drugem poglavju.
M d l molekule Model l k l mlečne kisline CH3CHCOOH | OH
Model molekule etanojske kisline CH3COOH
Razmisli • Katera kislina bo nastala pri uvajanju fosforjevega oksida (P4O10) v vodo? • Katero spojino moramo uvajati v vodo, da nastane ogljikova kislina? • O katerih kislinah govorimo, če govorimo o solitrni, masleni in solni kislini? • S pomočjo drugih virov ugotovi, kje v industriji se uporablja žveplova kislina.
ime kisline
? Ponovi imena ogljikovodikov, ki si jih spoznal v 8. razredu.
*Zaradi velike komercialne uporabnosti vodne raztopine vodikovega klorida se lahko še vedno uporablja ime klorovodikova kislina.
Ponovi • Naštej nekaj kislin. • Prepiši nekaj formul kislin in jih pomenuj. • Poimenuj kislini HI(aq) in H3CCH2CH2CH2COOH(aq).
metanojska kkislina COOH HCOO
FOSFORJEVA KISLINA Fosforjevo kislino (aditiv z oznako E338) najdemo v številnih gaziranih pijačah. Pijačam daje kiselkast okus. Uporablja se jo namesto citronske kisline, saj je mnogo cenejša. Še do danes pa ni v celoti potrjeno, ali škoduje zdravju, kot je pogosto slišati. Vsekakor pa pitje gaziranih pijač ni pretirano zdravo tudi zaradi drugih sestavin.
Na zgornjih slikah so prikazani modeli molekul nekaterih kislin oziroma snovi, ki z vodo dajejo kisle raztopine. Kmalu boš spoznal, da njihove molekule v vodni raztopini razpadejo na ione.
Kako nastane kisli dež? Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku.
domača imena, ki e kisline imajo tudi M Mnog npr. om kisline. Tako se so povezana z izvor ljična, imenuje tudi mrav metanojska kislina lje. ker jo izločajo mrav
8
9
p j »stojj in p vprašanja premisli«
dodatne vsebine
aktivnosti
POVZETEK & PONOVITEV Ključne zamis
li
Kisline pri reakciji z vodo oddajo protone H + vodi vodikove ione ali in pri tem iz moleku oksonijevi ioni l vode nastane H3O +. Ti so nosilci jo kislih lastnos ti. Baze pri reakciji z vodo vodikov ion sprejmejo pri tem nastane od vode in jo iz molekul vode hidroks so nosilci bazični idni ioni OH – h lastnosti. . Ti
Ključni pojm
i
kislina – snov, ki moleku oziroma proton + li vode odda vodikov ion H baza – snov, ki od moleku le vode prejme oziroma proton + vodikov ion H sol – snov, ki nastane pri reakciji med kislino in je ionsko zgrajen bazo; a nevtralizacija – kemijska reakcija med kislino in pri kateri nastane bazo, proton – je vodikov ta sol in voda ion H + hidroksidni ion – OH – je nosilec bazičnih lastnos vodnih raztopin ti v ah baz oksonijev ion – H3 O + je nosilec kislih lastnos raztopinah kislin ti v vodnih topnost – največj a količina topljen ca, ki se raztopi določeni količini v topljenec – snov, topila pri določeni temper aturi ki jo raztopim ov topilo – snov, ki raztaplja topljen topilu raztopina – zmes ec topljenca in topila nasičena raztopi na – raztopin a z največjo možno količino raztoplj enega topljen ca pri določen temperaturi v i določeni količini odstotna koncen topila tracija raztopi ne – opis sestave raztopine, masni delež topljen ca v raztopin pomnožen s i, 100 pH vrednost – na drug oksonijevih ionov, način izražena koncentracija merilo za kislost raztopine oz. bazičnost pH lestvica – razpore indikator – pokaza ditev pH vrednosti med 0 in 14 telj kislinsko-bazn i indikator – pokazatelj kislosti oziroma bazično sti neke raztopin e
Kisline in baze med seboj reagiraj nevtralizacija) o , pri čemer nastane (reakciji pravimo Soli, ki so ionsko ta voda in ustrezn zgrajene spojine a sol. topne. Voda je so v vodi pravilom topilo, soli pa a topljenci, pri nastane raztopin raztapljanju a. Količino soli, ki se določeni količini topila pri določen bo raztopila v topnost. Topnos i temperaturi, določa t snovi je odvisna večino soli velja, od temperature, da so pri višji za temperaturi bolje topne. Urejena enačba kemijske reakcije množin snovi podaja razmerj v reakciji. Množin a a snovi povezu delcev snovi in maso snovi je – več kot je delcev, število množina snovi večja je in večja je masa te snovi. Množin označimo s črko o snovi n in ima enoto mol. V enem mol) katere koli molu (1 snovi imenujemo Avogad je 6,02 · 1023 delcev. To število rova konstanta, NA in ima enoto ki jo zapišem delcev/mol. o kot NA = 6,02 · 10 23 Množino snovi delcev/mol. izračunamo kot razmerje med m in molsko maso snovi. Molska maso snovi je masa 1 mol masa M pove, snovi. kolikšna atomsko oziroma Izračunamo jo tako kot relativn relativno moleku o enoto g/mol. lsko maso in dodamo
Sestavo raztopin e podaja masni v raztopini. Masni delež w topljen ca delež w izračun topljenca delimo amo tako, da maso z maso raztopin vsota mas topljen e. Masa raztopin e je ca raztopine dobimo in topila. Odstotno koncen tracijo , če masni delež pomnožimo s 100. masa topljen w (topljenca) ca = masa raztopin e
povzetek in po novite
Kaj so indikat orji? Kaj je naloga kislinsko-bazni h indikatorjev? Katere indikato rje poznamo? Kako se spremin jajo barve nekater kislem oziroma ih indikatorjev bazičnem? v Kaj pomeni pojem topnos t snovi? Kaj pomeni odstotna koncen tracija raztopi Kaj je množin ne? a snovi? Kako iz množin e snovi izračun amo število snovi in maso delcev snovi?
Poišči ustrezno
1.
v poglavja
3.
4.
rešitev!
Katera formula predstavlja žveplov A HS o kislino? 2 B Na SO 2 4 C HNO 3 Č H SO 2
2.
m M
PE 9 UC 2011 notranjost 1.indd 5
anja
Kislinam in bazam lahko določim pomočjo koncen o pH vredno st s tracije oksonij evih oziroma ionov. pH lestvica hidroksidnih ima razpon od predstavlja pH 0 vrednost 7 nevtraln do 14, pri čemer vrednostjo pod e snovi. Snovi 7 so s pH je njena pH vredno kisle (bolj kot je snov kisla, manjša st ). Snovi s pH bazične (bolj kot je snov bazična vrednostjo nad 7 so , večjo ima pH vrednost). Kislinsko-bazn i indikatorji so snovi, ki se obarvajo v kislih različno oziroma bazični lahko uporab h raztopinah in jih imo za določan je pH vredno Najbolj pogost sti snovi. o uporabljeni indikatorji so fenolftalein metiloranž, in lakmus.
n=
28
Ključna vpraš
Kaj so kisline, baze, soli? Kaj so kisline, baze in soli? Kako nastane jo kisline? Kako nastane jo baze? Kaj pomeni, da so kisline oziroma šibke? baze močne ali Kako nastane jo soli? Kaj je nevtrali zacija? Kako kislina reagira z vodo? Kako baza reagira z vodo? Kateri delci so nosilci kislih lastnosti? Kateri delci so nosilci bazični h lastnosti? Kaj je pH vredno st? Katere vredno sti obsega pH lestvica? Kolikšna je pH vrednost kislin? Kolikšna je pH vrednost baz? Katera pH vredno st pove, da je neka raztopin nevtralna? a
4
Katera snov nastane oksidom in vodo? pri reakciji med kovinskim A kislina B baza C sol Č vodik Kateri delec je nosilec kislih lastnosti v raztopin vodikovega fl uorida? i A H3O + B OH – C H2O Č HF
Kaj je značilno za baze? A Imajo kisle lastnos B V vodni raztopin ti. i vsebujejo hidroks C Nastanejo idne ione. pri reakciji nekovin skih oksidov Č Lakmus se z vodo. v njih rdeče obarva.
5.
6.
Kaj je prikaza no na sliki? A voda B raztopina kisline C raztopina baze Č raztopina soli
Oglej si spodnjo enačbo reakcije 2 HCl(aq) + Ca(OH) nevtralizacije. (aq) J CaCl (aq) mol CaCl2 dobimo 2 2 + 2 H2O(l) Koliko , če se pri reakciji klorovodikove porabijo 4 mol kisline? A 1 mol B 2 mol C 4 mol Č 5 mol
7.
8.
9.
Kaj velja za raztopin o, ki ima pH vredno A raztopina st 7? je nevtralna B raztopina je bazična C raztopina je kisla Č raztopina ne more imeti pH vrednosti 7 Kolikšen je masni delež natrijev ega klorida v raztopini, če v 100 natrijevega klorida? g vode raztopimo 18 g A 0,15 B 0,18 C 0,31 Č 5,55
Izračunaj molsko maso žveplov ega dioksida pravilno rešitev. in poišči A 46,1 g/mol B 64,1 g/mol C 32,1 g/mol Č 128 g/mol
10. Kolikšno množino snovi molekul dušika?
predstavlja 6,02 · 10 23 A 3 mol B 2 mol C 1 mol Č 4 mol 11. Kolikšna je masa 2,5 mol molekul vode? A 25,0 g B 7,20 g C 36,0 g Č 45,0 g 12. Koliko mol ogljikovega dioksid a predstavlja tega plina? 5,28 kg A 12 mol B 240 mol C 120 mol Č 0,12 mol
29
5
1.8.11 9:30
6
PE 9 UC 2011 notranjost 1.indd 6
1.8.11 9:30
1 KAKŠNEGA OKUSA JE ... 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
ZAKAJ JE LIMONADA KISLA? KAJ SE SKRIVA V ČOKOLADI? KAJ JE BOLJ KISLO? ZAKAJ JE SALAMA TAKO LEPO RDEČA? KOLIKO OLIKO SOLI PRIDELAJO V SOLINAH?
E, BAZE in SOLI obravnava KISLIN V tem poglavju, ki boš izvedel: li kisline, baze in so · kako nastanejo iroma bazična oz la kis ov sn ka · zakaj je ne zami in solmi o med kislinami, ba · kako razlikujem · kaj je pH lestvica med seboj reagirajo ze · kako kisline in ba tracija raztopine en · kaj pomeni konc koliko soli nastane · kako izračunati, lino in bazo kis ed m i pri reakcij i ov · kaj je množina sn
Si kdaj razmišljal, kaj je sploh okus, zakaj je limona kisla, grenivka grenka in pomaranča sladka? Zakaj so nam nekateri okusi prijetni, drugi ne? Za zaznavo okusa so najprej zaslužne molekule v hrani in pijači, ki delujejo kot kemijski dražljaji za naše čutnice na jeziku. Okušamo lahko le snovi, ki se raztapljajo v slini. Različne molekule vzburijo različne vrste čutnic na jeziku, a okuse razlikujemo v možganih ...
7
PE 9 UC 2011 notranjost 1.indd 7
1.8.11 9:30
1.1 ZAKAJ JE LIMONADA KISLA? Ključne besede: • kisline • binarne kisline • oksokisline • organske kisline
Če ugrizneš v limono ali popiješ kozarec močno kislee limonade, se boš verjetno spačil in rekel: »Kislo!« Če po nesreči zaideš v kup kopriv ali stopiš v mravljišče, bodo tvoje besede verjetno: »Peče.« Kisel okus in pekoč občutek sta posledici lastnosti kislin.
Kje vse srečamo kisline? V naravi se pogosto srečamo s kislinami. V našem želodcu pri prebavi hrane sodeluje klorovodikova kislina, v mišicah se tvori mlečna kislina. V kisu je ocetna kislina, v sadju so prisotne citronska, vinska, jabolčna kislina, oksalno kislino poleg nekaterih vrst sadja (npr. grenivka) vsebuje tudi zelenjava (npr. špinača, rabarbara). Mravlje izločajo mravljično kislino, ki je prisotna tudi v koprivah. Ena najpomembnejših industrijskih kislin je žveplova kislina, ki je tudi sestavina kislega dežja.
Kako poimenujemo kisline? Ocetna, vinska, jabolčna, maslena, solitrna in solna kislina so domača imena kislin. V 8. razredu smo izvedeli, da spojine poimenujemo po določenih pravilih, ki jih je postavilo Mednarodno združenje za čisto in uporabno kemijo IUPAC. Vsako skupino kislin poimenujejo na svoj način. spojine, sestavljata vodik in še ena Kisline, ki so binarne spojine nekovina. Binarne kisline navadno poimenujemo tako, da povemo, da gre za vodno raztopino neke snovi, ki je kisla (glej tabelo). formula kisline ime kisline
Model molekule vodikovega klorida HCl
M d l molekule Model l k l žveplove kisline H2SO4
HCl(aq)
vodna raztopina vodikovega klorida ali klorovodikova kislina*
HBr(aq)
vodna raztopina vodikovega bromida
HF(aq)
vodna raztopina vodikovega fluorida
H2S(aq)
vodna raztopina vodikovega sulfida
HCN(aq)
vodna raztopina vodikovega cianida
*Zaradi velike komercialne uporabnosti vodne raztopine vodikovega klorida se lahko še vedno uporablja ime klorovodikova kislina.
Model molekule etanojske kisline CH3COOH
M d l molekule Model l k l mlečne kisline CH3CHCOOH OH
Na zgornjih slikah so prikazani modeli molekul nekaterih kislin oziroma snovi, ki z vodo dajejo kisle raztopine. Kmalu boš spoznal, da njihove molekule v vodni raztopini razpadejo na ione.
FOSFORJEVA KISLINA Fosforjevo kislino (aditiv z oznako E338) najdemo v številnih gaziranih pijačah. Pijačam daje kiselkast okus. Uporablja se jo namesto citronske kisline, saj je mnogo cenejša. Še do danes pa ni v celoti potrjeno, ali škoduje zdravju, kot je pogosto slišati. Vsekakor pa pitje gaziranih pijač ni pretirano zdravo tudi zaradi drugih sestavin.
8
PE 9 UC 2011 notranjost 1.indd 8
1.8.11 9:30
Povzetek Kisline so prisotne v našem telesu, vsebujeta jih sadje in zelenjava, uporabljajo se v industriji. Ločimo binarne kisline in kisline z atomi več nekovin. Binarne kisline nastanejo z uvajanjem plinov, npr. HCl(g) in HBr(g) v vodo, oksokisline lahko nastanejo z uvajanjem nekovinskih oksidov v vodo. Karboksilne kisline imajo v molekuli značilno skupino atomov, ki jo zapišemo kot -COOH (karboksilna skupina).
Oksokisline poleg vodika in nekovine vsebujejo še kisik. Te kisline poimenujemo po značilni nekovini ter dodamo končnico –ova oziroma –jeva. Iz te skupine smo že omenili žveplovo kislino in fosforjevo kislino. formula kisline ime kisline HNO3
dušikova kislina
H2SO4
žveplova kislina
H3PO4
fosforjeva kislina
H2CO3
ogljikova kislina
Karboksilne kisline oziroma organske kisline prepoznamo po značilni skupini atomov v njihovi molekuli (-COOH skupina). Poimenujemo jih glede na število ogljikovih atomov, ki so v molekuli kisline, ter dodamo končnico –ojska. Koreni imen izvirajo iz poimenovanja ogljikovodikov. Omenili smo že metanojsko in etanojsko kislino, le da smo uporabili domači imeni mravljična in ocetna kislina. formula kisline
ime kisline
HCOOH
metanojska kislina
H3CCOOH
etanojska kislina
H3CCH2COOH
propanojska kislina
H3CCH2CH2COOH
butanojska kislina
Ponovi • Naštej nekaj kislin. • Prepiši nekaj formul kislin in jih pomenuj. • Poimenuj kislini HI(aq) in H3CCH2CH2CH2COOH(aq). Razmisli • Katera kislina bo nastala pri uvajanju fosforjevega oksida (P4O10) v vodo? • Katero spojino moramo uvajati v vodo, da nastane ogljikova kislina? • O katerih kislinah govorimo, če govorimo o solitrni, masleni in solni kislini? • S pomočjo drugih virov ugotovi, kje v industriji se uporablja žveplova kislina.
Kako nastanejo kisline? Binarne kisline nastanejo z uvajanjem nekaterih plinov v vodo. Če vodikov klorid uvedemo v vodo, se v njej najprej raztopi, nato reagira z molekulami vode in nastanejo ioni (več o tem izveš na naslednji strani). Nastala raztopina je klorovodikova kislina, ki jo lahko zapišemo kar HCl(aq). HCl(g) HCl
? Ponovi imena ogljikovodikov, ki si jih spoznal v 8. razredu.
H2O(l)
HCl(aq)
Oksokisline nastanejo pri raztapljanju in reakciji nekovinskih oksidov (npr. žveplovega dioksida, dušikovih oksidov, ogljikovega dioksida ...) v vodi. Tako npr. pri gorenju fosilnih goriv, ki vsebujejo žveplo, nastaja tudi žveplov dioksid SO2. Ta v ozračju reagira s kisikom in vodo, pri čemer nastane žveplova kislina, ki z dežjem pade na tla. Takemu dežju pravimo kisli dež. 2 SO2(g) + O2(g) + 2 H2O(l) J 2 H2SO4(aq) Kako nastanejo karboksilne kisline, pa boš izvedel v drugem poglavju.
metanojskaa kkislina H OH OO CO HC
Kako nastane kisli dež? Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku.
a, ki tudi domača imen Mnoge kisline imajo kisline. Tako se npr. om so povezana z izvor enuje tudi mravljična, im metanojska kislina . lje ker jo izločajo mrav
9
PE 9 UC 2011 notranjost 1.indd 9
1.8.11 9:30
1.1 ZAKAJ JE LIMONADA KISLA?
h okoli Pri prvih potovanji jvečja na t bu or sk bil je a svet rjem. na or m nja grož
Ključne besede: • vodikov ion ali proton • oddajanje protonov • oksonijev ion • kisle lastnosti raztopin • močne in šibke kisline
Na dolgotrajnih potovanjih preko oceanov je veliko mornarjev podleglo skorbutu – bolezni zaradi pomanjkanja vitamina C. Angleški kapitan James Cook je vztrajal, da morajo njegovi mornarji na potovanjih redno piti limonin sok in jesti kislo zelje. Zaradi tega ni niti eden njegov mornar podlegel skorbutu in limone so postale obvezni del jedilnika mornarjev.
Kaj daje vodnim raztopinam kisle lastnosti?
H
Zakaj se lastnosti plina vodikovega klorida – HCl(g) in klorovodikove kisline HCl(aq) tako razlikujejo? Do odgovora nam pomaga spoznanje, da klorovodikova kislina prevaja električni tok. Iz fizike vemo, da za električni tok potrebujemo gibljive delce z električnim nabojem. Ko uvajamo plin vodikov klorid v vodo, se ta v njej najprej raztopi. Nato molekule vodikovega klorida zelo hitro reagirajo z molekulami vode. Pri tem molekula vodikovega klorida odda vodikov ion oz. proton H+, sprejme pa ga molekula vode. Od molekule vodikovega klorida ostane kloridni ion Cl–, molekula vode pa se spremeni v oksonijev ion H3O+. Nastali ioni so hidratirani, kar pomeni, da so obdani z molekulami vode (več o tem boš izvedel v srednji šoli).
J
+ molekula vodikovega klorida
molekula vode
+ oksonijev ion
Še vedno pa ne vemo, kaj daje vodnim raztopinam nekaterih snovi kisle lastnosti. Oglejmo si strukturne formule nekaterih snovi.
kloridni ion
O
H C C H OH OH etanojska kislina
O
S H
H
vodikov sulfid
O S
HO H
OH
žveplova kislina
Opazimo, da vse molekule snovi v svoji strukturi vsebujejo s kovalentno vezjo vezan atom vodika. Molekule teh snovi lahko oddajo atom vodika kot vodikov ion ali proton H+. Kot že vemo, lahko molekula vode sprejme ta proton in nastane oksonijev ion H3O+. In prav oksonijevi ioni so nosilci kislih lastnosti vodnih raztopin nekaterih snovi. Kislost raztopine je povezana s številom oksonijevih ionov v njej. Večje kot je število oksonijevih ionov v določeni prostornini raztopine, bolj je raztopina kisla. O tem bomo podrobneje govorili v razdelku 1.3.
proton H+
HCl(aq) + H2O(l) J H3O+(aq) + Cl–(aq) proton H+
klorovodikova kislina HCl(aq) Skoraj vse molekule v vodi raztopljenega vodikovega klorida razpadejo na prosto gibljive ione. Zaradi tega je klorovodikova kislina močna kislina. Več o tem kasneje.
klo rovo dikova kislina
? Poišči kloridne in oksonijeve ione ter molekule vode. Preštej jih.
10
PE 9 UC 2011 notranjost 1.indd 10
1.8.11 9:30