Badanie właściwości fizykochemicznych azotowców, Prezentacje z Chemia

Pobierz Badanie właściwości fizykochemicznych azotowców i więcej Prezentacje w PDF z Chemia tylko na Docsity! 5mm 1/4" Badanie właściwości fizykochemicznych azotowców Wprowadzenie Przeczytaj Animacja Sprawdź się Dla nauczyciela Związki azotu W środowisku powszechnie występują tlenki azotu: Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Azot tworzy również kwasy tlenowe, w których występuje na różnych stopniach utlenienia: Kwas azotowy(V) rozkłada się powoli. Brunatnieje na świetle, tworząc tlenek azotu(IV): Utlenia większość metali, prócz tych, które pasywują w jego obecności – np. glin w stężonym kwasie, ale także niektóre niemetale do ich tlenków i kwasów z wydzieleniem tlenku azotu(II): lub azot związki azotu najbardziej elektroujemny azotowiec we wszystkich aminokwasach w formie związanej gęstość mniejsza od powietrza główny składnik powietrza (78% objętościowych) wzór nazwa stopień utlenienia azotu kwas azotowy(I) +1 kwas azotowy(III) +3 kwas azotowy(V) +5 H 2 N 2 O 2 HNO 2 HNO 3 HNO 3 4 HNO 3 → 4 NO 2 +  O 2 + 2 H 2 O 3 C + 4 HNO 3 → 3 CO 2 + 4 NO + 2 H 2 O P+ 5 HNO 3 → H 3 PO 4 + 5 NO 2   +  H 2 O 20 HNO 3 + 3 P 4 + 8 H 2 O → 12 H 3 PO 4 + 20 NO Metale, takie jak chrom, glin, w reakcji z kwasem, pokrywają się pasywną warstwą tlenku. Natomiast, w połączeniu z kwasem solnym – woda królewska reaguje nawet z metalami szlachetnymi. Fosfor Na skalę przemysłową fosfor otrzymuje się poprzez ogrzewanie w temperaturze ok. 1450°C mieszaniny fosforytów zawierających , koks i piasek: Odmiany alotropowe fosforu Fosfor w stanie stałym występuje w kilku odmianach alotropowych. Należą do nich: fosfor biały to woskowata substancja. Ta odmiana fosforu nie rozpuszcza się w wodzie, lecz w benzynie i dwusiarczku węgla. Występuje w postaci czteroatomowych cząsteczek . pierwiastek fosfor związki fosforu zazwyczaj występuje w postaci cząsteczek czteroatomowych ortofosforany(V), które stanowią około 50‐70% związków fosforowych ogółem ma cztery odmiany alotropowe (fosfor biały, fioletowy, czarny i czerwony) polifosforany, będące składnikiem syntetycznych środków piorących fosfor biały to bezbarwne, miękkie ciało stałe, świeci w ciemności, silna trucizna, nierozpuszczalny w wodzie i alkoholu, najbardziej reaktywna odmiana związki organiczne fosforu pochodzenia naturalnego, wchodzą w skład komórek organizmów, wirusów, witamin występuje w kościach jako ortofosforan(V) wapnia Au + 4 HCl + 3 HNO 3 → H + +AuCl − 4 + 3 NO 2 + 3 H 2 O Ca 3 (PO 4 ) 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 + 5 C + 3  SiO 2 → 2 P + 5 CO + 3 CaSiO 3 P 4 fosfor czerwony, jak sama nazwa wskazuje, to substancja koloru ciemnoczerwonego, nietoksyczna i mniej reaktywna niż fosfor biały. Fosfor czerwony posiada łańcuchową strukturę, przypuszczalnie tworzącą się na skutek pękania niektórych wiązań w cząsteczkach . fosfor fioletowy jest krystaliczną odmianą fosforu o skomplikowanej strukturze. Krystalizuje w układzie jednoskośnym. Fosfor fioletowy jest mało reaktywny i nie rozpuszcza się w żadnej substancji. fosfor czarny ma szarą barwę i metaliczny połysk. Tym samym przypomina on grafit i podobnie jak on przewodzi prąd. Jest najbardziej trwałą odmianą fosforu. Posiada strukturę warstwową, w której każdy atom fosforu powiązany jest z trzema sąsiednimi atomami. Związki fosforu Fosfor tworzy kilka tlenków: i  . Są to bezwodniki kwasowe. Tlenek to biała substancja stała o higroskopijnych właściwościach, stosowana jako środek osuszający. P 4 P 4 O 10 P 4 O 6 P 2 O 5 Wzór elektronowy kreskowy P O Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0. 4 10  niebieskiej (z kationami albo ); żółtej (z kationami albo ); brunatnej (z kationami albo ). Kompleks jonów miedzi z amoniakiem . Strzałkami zaznaczono wiązania koordynacyjne. Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0. Wodorki pozostałych azotowców można otrzymać w reakcji odpowiednich soli z kwasem solnym: Arsenowodór to silna trucizna, która ma zapach podobny do czosnku, a pod wpływem temperatury rozkłada się zgodnie z równaniem: Jest to tzw. próba lustra arsenowego (próba Marscha), używana w kryminalistyce do wykrywania otrucia związkami arsenu. Metoda ta polega na redukcji wodorem związku zawierającego arsen, przez działanie kwasem chlorowodorowym na cynk. Metoda ta jest na tyle czuła i dokładna, że umożliwia analizę bardzo małych ilości tego pierwiastka. W wyniku redukcji związków arsenu z roztworu wydziela się gazowy arsenowodór, który tworzy tzw. Cu 2+ Co 2+ Fe 2+ Ni 2+ Fe 2+ Ni 2+ [Cu (NH 3 ) 4 ] 2+ Na 3 P + 3 HCl → PH 3 + 3 NaCl Zn 3 As 2 + 6 HCl → 2 AsH 3 + 3  ZnCl 2 Mg 3 Sb 2 + 6 HCl → 2  SbH 3 + 3 MgCl 2 Mg 3 Bi 2 + 6 HCl → 2 BiH 3 + 3 MgCl 2 AsH 3 2 AsH 3  T → 2 As + 3 H 2 lustro arsenowe, rozpuszczalne w roztworach chloranu(I) sodu ( ) lub nadtlenku wodoru. Cecha ta umożliwia odróżnienie go od lustra antymonowego, które powstaje w takich samych warunkach, jednak nie rozpuszcza się w tych roztworach. Schematyczne przedstawienie analizy Źródło: GroMar Sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Słownik woda królewska mieszanina stężonych kwasów i  o stosunku objętościowym 1 : 3 reakcja dysproporcjonowania reakcja, w której jedna część atomu pierwiastka ulega redukcji, a druga część utlenieniu; reakcje dysproporcjonowania przebiegają z przeniesieniem elektronu, w których jedno indywiduum chemiczne (pierwiastek, jon lub związek chemiczny) ulega jednoczesnej przemianie chemicznej do dwóch różnych produktów elektroujemność zdolnosć atomu do przyciągania elektronów odmiany alotropowe odmiany tego samego pierwiastka chemicznego, różniące się właściwościami fizycznymi i chemicznymi, np. strukturą krystaliczną lub liczbą atomów w cząsteczce bezwodnik kwasowy tlenki pierwiastków niemetalicznych, dające w reakcji z wodą odpowiednie kwasy salmiak minerał salmiak rodzimy, czyli sól kwasu solnego i amoniaku; stosowany jako lek wykrztuśny, składnik szamponu, dodatek do paszy, elektrolit w ogniwach galwanicznych półmetale pierwiastki chemiczne, które mają własności pośrednie między metalami i niemetalami (obecnie stosowanie pojęcia „półmetale” jest niezalecane i odchodzi się od niego); do pierwiastków tych zalicza się: antymon, arsen, bizmut, bor, german, krzem, selen, tellur i polon oraz czasami także glin i astat, a w niektórych opracowaniach węgiel oraz fosfor. Zaliczanie polonu i astatu do półmetali jest krytykowane, gdyż polon wykazuje typowe właściwości metalu, a astat – niemetalu NaOCl HNO 3 HCl NH 4 Cl Bibliografia Kaczyński J., Czaplicki A., Chemia ogólna, Warszawa 1974. Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1987. Sprawdź się Pokaż ćwiczenia: 輸醙難 Ćwiczenie 1 Przyporządkuj pojęcie do definicji. salmiak sól kwasu solnego i amoniaku alotropia zdolność pierwiastka do posiadania form różniących się właściwościami fizycznymi i chemicznymi elektroujemność zdolność atomów pierwiastka do przyciągania elektronów innego pierwiastka Ćwiczenie 2 Połącz w pary. tlenek azotu(II) powstaje podczas burzy tlenek azotu(I) ciemnobrunatny, trujący gaz tlenek azotu(IV) w reakcji z wodą tworzy kwas , bez zmiany stopnia utlenienia atomu azotu HNO 2 tlenek azotu(III) gaz rozweselający 輸 輸 Ćwiczenie 3 Zaznacz prawdziwą odpowiedź. Tlenek azotu(I) można otrzymać poprzez: termiczny rozkład niektórych soli amonowych działanie kwasu azotowego(V) na niektóre metale działanie kwasem azotowym na niemetale rozkład tlenku azotu(V) Ćwiczenie 4 Pewien gazowy tlenek, w połączeniu z wodą, ulega reakcji dysproporcjonowania z wytworzeniem kwasu azotowego(V) i kwasu azotowego(III). Tym tlenkiem jest: N 2 O N 2 O 5 NO 2 N 2 O 3 Ćwiczenie 5 Źródło: BXXXD, Dnn87, licencja: CC BY-SA 3.0, dostępny w internecie: www.wikipedia.org.         輸 醙 醙 Ćwiczenie 6 Uzupełnij poniższe zdanie, wybierając właściwe określenia. Najbardziej elektroujemnym azotowcem jest . Pierwiastek ten tworzy cząsteczki atomowe. Gaz ten ma gęstość od powietrza. W stanie ciekłym służy do . Jego tlenkiem o najniższym stopniu utlenienia jest . Azotowcem, występującym w czterech odmianach alotropowych, jest . Tworzy on cząsteczki atomowe. Kwasem tlenowym, w którym pierwiastek ten jest na V stopniu utlenienia, jest kwas . Azotowcem, którego praktycznie wszystkie związki są trujące, jest . arsen H 3 PO 4 chłodzenia cztero azot dwu N 2 O mniejszą fosfor Ćwiczenie 7 Uzupełnij poniższe reakcje otrzymywania wodorków azotowców. N 2 + 3 → 2 NH 3 Na 3 P+ → PH 3 + 3 NaCl Zn 3 As 2 + 6 HCl → +3  ZnCl 2 Mg 3 Sb 2 + → 2  SbH 3 + Mg 3 Bi 2 + 6 HCl → +3 MgCl 2 HCl 3 H 2 3 2 2 6 BiH 3 AsH 3 MgCl 2 HCl 醙 醙 proponuje przykłady otrzymywania związków azotowców. Strategie nauczania: asocjacyjna; problemowa. Metody i techniki nauczania: burza mózgów; dyskusja dydaktyczna; analiza materiału źródłowego; ćwiczenia uczniowskie; eksperyment chemiczny; technika gadająca ściana; technika zdań podsumowujących. Formy pracy: praca indywidualna; praca w grupach; praca zbiorowa. Środki dydaktyczne: komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu; zasoby multimedialne zawarte w e‐materiale; tablica interaktywna/tablica; rzutnik multimedialny. Przebieg zajęć Faza wstępna: 1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel zadaje uczniom pytanie: Jakie znacie azotowce i jakie mają one zastosowanie? 2. Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów. Burza mózgów wokół pojęcia „właściwości fizykochemiczne azotowców”. 3. Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują w portfolio. 4. Zasady BHP. Nauczyciel zapoznaje uczniów z kartami charakterystyk substancji, które będą używane na lekcjach. Faza realizacyjna: 1. Nauczyciel na tablicy interaktywnej wyświetla animację – badanie właściwości fizycznych azotowców. 2. Nauczyciel dzieli uczniów na trzy grupy: azot, fosfor, arsen; rozdaje arkusze papieru A3, mazaki. Zadaniem każdej grupy jest analiza  treści zawartych w e‐materiale, a następnie przedstawienie podstawowych właściwości wymienionych wyżej pierwiastków oraz reakcji otrzymywania ich tlenków i wodorków. Liderzy grup prezentują rezultaty na forum za wykorzystaniem techniki gadająca ściana. Nauczyciel weryfikuje poprawność merytoryczną wypowiedzi uczniów. 3. Eksperyment chemiczny (pokaz uczniowski) – „Badanie palności azotu” zgodnie z instrukcją zamieszczoną w materiale pomocniczym – doświadczenie nr 1. Nauczyciel wyznacza uczniów do roli asystentów, podaje odpowiedni sprzęt i szkło laboratoryjne oraz odczynniki chemiczne. Uczniowie przeprowadzają eksperyment. Nauczyciel rozdaje karty pracy ucznia. Uczniowie samodzielnie stawiają pytanie badawcze i hipotezę, obserwują zmiany podczas eksperymentu, wyciągają wnioski, wszystko zapisują w kartach pracy. Chętni uczniowie prezentują wyniki na forum klasy. Nauczyciel weryfikuje pod względem merytorycznym wypowiedzi uczniów. 4. Eksperyment chemiczny (pokaz uczniowski) – „Badanie palności fosforu i reakcji tlenku fosforu(V) z wodą” zgodnie z instrukcją zamieszczoną w materiale pomocniczym – doświadczenie nr 2. Uczniowie samodzielnie planują potrzebne szkło i sprzęt laboratoryjny oraz odczynniki chemiczne. Chętna osoba na forum prezentuje swoją propozycję. Nauczyciel weryfikuje pomysł ucznia. Nauczyciel wyznacza uczniów do roli asystentów, podaje odpowiedni sprzęt i szkło laboratoryjne oraz odczynniki chemiczne. Uczniowie przeprowadzają eksperyment. Uczniowie samodzielnie stawiają pytanie badawcze i hipotezę, obserwują zmiany podczas eksperymentu, wyciągają wnioski, wszystko zapisują w kartach pracy. Chętne osoby prezentują wyniki na forum klasy. Nauczyciel weryfikuje wypowiedzi pod względem merytorycznym. 5. Uczniowie samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę, wykonując ćwiczenia zawarte w e‐materiale – „Sprawdź się”. Faza podsumowująca: 1. Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów, zadając przykładowe pytania: Który z tlenków azotu nazywany jest gazem rozweselającym? Który tlenek azotu w połączeniu z wodą ulega reakcji dysproporcjonowania? Który z azotowców tworzy związki wszystkie będące truciznami? 2. Jako podsumowanie lekcji, nauczyciel może wykorzystać zdania do uzupełnienia, które uczniowie również zamieszczają w swoim portfolio: Przypomniałem/łam sobie, że... Co było dla mnie łatwe... Czego się nauczyłam/łem... Co sprawiało mi trudność... Praca domowa: Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‐materiale – „Sprawdź się”. Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium: Multimedium może być wykorzystane przez ucznia w fazie przygotowania do lekcji, czy podczas przygotowania do sprawdzianu oraz przez uczniów nieobecnych na zajęciach do wyrównania luk kompetencyjnych. Materiały pomocnicze: 1. Polecenia podsumowujące (nauczyciel przed lekcją zapisuje je na niewielkich kartkach): Który z tlenków azotu nazywany jest gazem rozweselającym? Który tlenek azotu w połączeniu z wodą ulega reakcji dysproporcjonowania? Który z azotowców tworzy związki wszystkie będące truciznami? 2. Karty charakterystyk substancji 3. Doświadczenie nr 1: Szkło i sprzęt laboratoryjny: probówka, statyw do probówek, zapalniczka/zapałki, łuczywko, łapa do probówek. Odczynniki chemiczne: ciekły azot. Instrukcja wykonania: Umieść niewielką ilość azotu ciekłego w probówce. Do wylotu probówki przyłóż zapalone łuczywko. Obserwuj zmiany. 4. Doświadczenie nr 2: Szkło i sprzęt laboratoryjny: łyżeczka do spalań, zapałki/zapalniczka, kolba stożkowa z korkiem, palnik Odczynniki chemiczne: czerwony fosfor, woda destylowana, oranż metylowy Instrukcja wykonania: Do kolby stożkowej wlej ok. 10 cm wody destylowanej i dodaj odrobinę oranżu metylowego. Na łyżeczce do spalań umieść szczyptę czerwonego fosforu. Łyżeczkę z fosforem umieść w płomieniu palnika do momentu zapalenia się fosforu. Palący się fosfor na łyżeczce przenieś do kolby stożkowej z wodą i umieść nad wodą łyżeczkę, kolbę zamknij korkiem.