Definicje: Substancje i ich przemiany

Jak to odróżnić

To samo ciało można zbudować z różnych substancji (łyżka z metalu lub z plastiku), a z tej samej substancji można wykonać różne ciała (z żelaza — gwóźdź, klucz, blacha).

Metale

• mają połysk metaliczny, przewodzą prąd i ciepło,
• są kowalne i ciągliwe (dają się kuć i wyciągać w druty),
• zwykle stałe (wyjątek — rtęć, ciekła), np. żelazo, miedź, glin, złoto.

Niemetale

• zwykle nie przewodzą prądu (wyjątek — grafit), są kruche,
• bywają gazami, cieczami lub ciałami stałymi, np. tlen, siarka, węgiel, chlor.

Rodzaje mieszanin

• jednorodna — składników nie widać gołym okiem (np. woda z solą, powietrze),
• niejednorodna — składniki są widoczne (np. woda z piaskiem, woda z olejem).

Metody rozdzielania

• sączenie (filtracja) — oddziela ciało stałe od cieczy (piasek od wody),
• odparowanie — odzyskuje rozpuszczoną substancję stałą (sól z wody),
• destylacja — rozdziela ciecze o różnych temperaturach wrzenia,
• sedymentacja i dekantacja, rozdzielanie magnesem, przesiewanie.

Symbole i wzory

Każdy pierwiastek ma symbol (np. $\text{H}$, $\text{O}$, $\text{Fe}$). Związki zapisujemy wzorami (np. $\text{CO}_2$, $\text{NaCl}$).

Związek a mieszanina

• związek — pierwiastki połączone trwale, w stałym stosunku; ma nowe właściwości; rozdzielić go można tylko reakcją chemiczną,
• mieszanina — składniki zachowują właściwości; można ją rozdzielić fizycznie.

Skład powietrza

• azot $\text{N}_2$ — ok. 78%,
• tlen $\text{O}_2$ — ok. 21%,
• pozostały 1% — argon (gaz szlachetny), dwutlenek węgla, para wodna i inne.

Rola składników

Tlen umożliwia oddychanie i spalanie. Azot „rozcieńcza" tlen (spowalnia spalanie) i jest surowcem do produkcji nawozów. Dwutlenek węgla jest wykorzystywany przez rośliny w fotosyntezie.

Reakcje z tlenem — powstawanie tlenków

Pierwiastki łączące się z tlenem tworzą tlenki (reakcja utleniania/spalania):

• $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$ (tlenek węgla(IV)),
• $2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$ (tlenek magnezu),
• $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$ (tlenek wodoru — woda).

Wykrywanie i otrzymywanie

Tlen podtrzymuje żarzenie — tlące się łuczywko rozżarza się w tlenie. W laboratorium otrzymuje się go np. z rozkładu wody utlenionej.

Właściwości fizyczne

Barwa, zapach, stan skupienia, gęstość, temperatura topnienia i wrzenia, rozpuszczalność, przewodzenie prądu i ciepła, twardość. Można je zbadać bez zmiany substancji.

Właściwości chemiczne

Opisują, jak substancja reaguje z innymi — np. palność, reaktywność z kwasami, podatność na rdzewienie. Ich badanie wiąże się z powstaniem nowej substancji.

Właściwości

• bardzo lekki (lżejszy od powietrza),
• palny — spala się, dając wodę: $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$,
• mieszanina wodoru z powietrzem wybucha z charakterystycznym „szczeknięciem".

Otrzymywanie

W laboratorium wodór otrzymuje się w reakcji metalu aktywnego z kwasem:

$\text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2\uparrow$

Przykłady

• zjawiska fizyczne: topnienie lodu, parowanie wody, rozdrabnianie, rozpuszczanie cukru,
• reakcje chemiczne: spalanie, rdzewienie żelaza, kwaśnienie mleka, fotosynteza.

Objawy reakcji chemicznej

Zmiana barwy, wydzielanie gazu, powstanie osadu, wydzielanie lub pochłanianie ciepła/światła.