Czy siarka ma podobne właściwości fizykochemiczne do tlenu?, Publikacje z Chemia

Pobierz Czy siarka ma podobne właściwości fizykochemiczne do tlenu? i więcej Publikacje w PDF z Chemia tylko na Docsity! Czy siarka ma podobne właściwości fizykochemiczne do tlenu? Wprowadzenie Przeczytaj Symulacja interaktywna Sprawdź się Dla nauczyciela Siarka i tlen leżą w jednej grupie układu okresowego, co sprawia, że wykazują wiele wspólnych cech budowy atomowej, jak choćby identyczna liczba elektronów walencyjnych. Z tego powodu istnieje wiele analogów związków, które różnią się między sobą jedynie obecnością atomu siarki lub tlenu. Czy to oznacza, że te pierwiastki oraz tworzone przez nie związki mają podobne właściwości chemiczne oraz fizyczne? Czy na podstawie znajomości właściwości jednego pierwiastka da się przewidzieć właściwości drugiego? Twoje cele Opiszesz właściwości fizykochemiczne tlenu i siarki. Wyjaśnisz przyczyny różnic we właściwościach obu pierwiastków. Mimo że tlen i siarka są tlenowcami i wykazują wiele wspólnych cech, to analogiczne związki budowane przez te pierwiastki mogą diametralnie różnić się właściwościami, jak np. woda (H O), która w temperaturze pokojowej jest życiodajną cieczą, i siarkowodór (H S), który w tych samych warunkach jest śmiercionośnym gazem. Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. 2 2 Czy siarka ma podobne właściwości fizykochemiczne do tlenu? Ozon tworzy się podczas burzy na skutek wyładowań elektrycznych z cząsteczek tlenu dwuatomowego. Z tego powodu powietrze w trakcie burzy i bezpośrednio po niej ma charakterystyczny zapach. Źródło: Maxime Raynal, licencja: CC BY 2.0, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org. Reaktywność tlenu i siarki Związki tlenu i siarki Źródło: Michael Ertel, Tuxyso, licencja: CC BY-SA 3.0. Tlen Tlen jest pierwiastkiem silnie reaktywnym, m.in. z powodu swojego stanu skupienia. Jako gaz ma ułatwiony kontakt z substancjami chemicznymi, z którymi reaguje. W pokojowej temperaturze reaguje tylko z białym fosforem oraz aktywnymi metalami. Po podwyższeniu temperatury łączy się prawie ze wszystkimi pierwiastkami. Reaguje również z częścią związków organicznych oraz nieorganicznych. Reakcjom pierwiastków/związków z tlenem może towarzyszyć emisja dużej ilości energii w postaci światła oraz ciepła – nazywamy je wtedy reakcjami spalania. Znacznie bardziej reaktywny jest ozon. Już w temperaturze pokojowej potrafi utlenić chociażby srebro. Siarka Siarka jest znacznie mniej reaktywna od tlenu. Po ogrzaniu spala się do tlenku siarki(IV) – . Łatwo łączy się z fluorem tworząc . W temperaturze pokojowej reaguje także z metalami aktywnymi oraz niektórymi metalami szlachetnymi, np. miedzią czy rtęcią, z którą w trakcie ucierania tworzy nierozpuszczalny siarczek rtęci(II). Dlatego można wykorzystać sproszkowaną siarkę do związania rtęci, która wydostała się np. z potłuczonego termometru. SO 2 SF 6 Mimo przynależności tlenu i siarki do tej samej grupy układu okresowego, właściwości tych pierwiastków i związków z nich zbudowanych znacznie się różnią. Różnice te wynikają ze znacznie wyższej elektroujemności tlenu, małego promienia atomowego tego pierwiastka oraz braku obecności powłoki d, mogącej brać udział w tworzeniu wiązań chemicznych. Przez to tlen w odróżnieniu od siarki nie może przyjmować stopni utlenienia wyższych od II i nie tworzy długich łańcuchów, co sprawia, że w warunkach normalnych jest gazem. Wynika to także z siły wiązań pojedynczych i podwójnych między atomami tych pierwiastków. Wiązania są znacznie silniejsze od wiązań , co sprzyja tworzeniu łańcuchów, za to wiązania podwójne tworzone przez tlen są silniejsze niż wiązania podwójne tworzone przez siarkę, ponieważ duży promień atomowy siarki uniemożliwia znaczne zbliżenie się związanych w ten sposób atomów do siebie. Woda ma zdolność do tworzenia silnych wiązań wodorowych między swoimi cząsteczkami, co również odróżnia ją od siarkowodoru – stąd właśnie w temperaturze pokojowej woda jest cieczą, a siarkowodór gazem. Tabela podsumowująca budowe i wynikające z niej właściwości tlenu i siarki Słownik Tlen Siarka walencyjna konfiguracja elektronowa ns np obecność podpowłoki d nie tak elektroujemność 3,5 2,5 tworzenie wiązań wodorowych pomiędzy cząsteczkami wodorków tak nie najczęściej występujące stopnie utlenienia -II, -I, I, (tylko ), II (tylko ) -II, IV, VI najczęstsza forma alotropowa – ditlen, – ozon – siarka rombowa i siarka jednoskośna stan skupienia w warunkach normalnych gazowy stały reaktywność duża, szczególnie w podwyższonej temperaturze duża, ale mniejsza od tlenu S − S O −O 2s 2 2p 4 3s 2 3p 4 2 4 O 2 F 2 OF 2 O 2 O 3 S 8 Ćwiczenie 1 Uzupełnij poniższą tabelę, która zawiera właściwości fizykochemiczne siarki oraz tlenu. Temperatura topnienia, Temperatura wrzenia, Stan skupienia, Barwa, Konfiguracja elektronowa, Średnia masa atomowa, -118,87°C, 215,14°C, ciecz, pomarańczowa, , He 2s42p2, 18 u, 6 u Cecha Tlen (O2) Siarka (S2) Temperatura topnienia Temperatura wrzenia Stan skupienia Barwa Konfiguracja elektronowa Średnia masa atomowa Ćwiczenie 2 Narysuj związki chemiczne typu H X oraz H X dla tlenu oraz siarki. Jakie występują między nimi różnice? Zaznacz je. Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu. "["Ne"]" 3s 2 2p 4 2 2 2 Sprawdź się Pokaż ćwiczenia: 輸醙難 Ćwiczenie 1 Konfigurację którego gazu szlachetnego osiągnie siarka, gdy uzyska na drodze jonizacji oktet elektronowy? neonu kryptonu ksenonu argonu Ćwiczenie 2 Ile elektronów posiada atom tlenu, a ile atom siarki? Odpowiedź: Uzupełnij     輸 輸 Ćwiczenie 3 Podczas utlenienia tlenku siarki(IV) do tlenku siarki(VI), oprócz tlenu niezbędny jest tlenek wanadu(V) – . Jaką rolę pełni ten związek? Pełni rolę nawozu. Pełni rolę przyśpieszacza. Pełni rolę inhibitora. Pełni rolę katalizatora. V 2 O 5 Ćwiczenie 4 Jaką nazwę systematyczną ma związek ? Odpowiedź: OF 2 Uzupełnij Ćwiczenie 5 Na którym stopniu utlenienia znajduje się atom tlenu w związku ? I -I II -II OF 2         輸 輸 醙 Dla nauczyciela Scenariusz zajęć Autor: Mateusz Flacha, Krzysztof Błaszczak Przedmiot: chemia Temat: Czy siarka ma podobne właściwości fizykochemiczne do tlenu? Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego, liceum, technikum, zakres rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie rozszerzonym Podstawa programowa: Zakres rozszerzony X. Metale, niemetale i ich związki. Uczeń: 10) pisze równania reakcji ilustrujące typowe właściwości chemiczne niemetali, w tym między innymi równania reakcji: wodoru z niemetalami ( , , , , ), chloru, bromu i siarki z metalami ( , , , , , ); chloru z wodą. Kształtowane kompetencje kluczowe: kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji; kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii; kompetencje cyfrowe; kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się. Cele operacyjne Uczeń: omawia właściwości fizykochemiczne tlenu; omawia właściwości fizykochemiczne siarki; analizuje właściwości fizykochemiczne tlenu i siarki, podając podobieństwa i różnice. Strategie nauczania: asocjacyjna. Metody i techniki nauczania: metoda lekcji odwróconej; Cl 2 Br 2 O 2 N 2 S Na K Mg Ca Fe Cu prezentacje uczniów; symulacja interaktywna; analiza materiału źródłowego; ćwiczenia uczniowskie; kieszeń i szuflada. Formy pracy: praca indywidualna; praca w grupach; praca zbiorowa. Środki dydaktyczne: komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu/smartfony, tablety; zasoby multimedialne zawarte w e‐materiale; tablica interaktywna/tablica, kreda/pisak; rzutnik multimedialny. Przed lekcją – na jeden/dwa tygodnie: Nauczyciel dzieli uczniów na siedem grup. Zadaniem każdej z nich jest przygotowanie krótkiej prezentacji (w dowolnej formie np. prezentacja multimedialna, miniposter, plakat, miniwykład) na podane poniżej tematy (grupy same wybierają temat). Każda z grup będzie miała maks. 3 min. na swoje wystąpienie. Dostępne tematy: Szesnasta grupa układu okresowego – ogólny opis, jak zmieniają się właściwości fizykochemiczne w tej grupie. Budowa atomów tlenu i siarki, możliwe stopnie utlenienia obu pierwiastków. Odmiany alotropowe tlenu i siarki – krótki opis dwóch najpopularniejszych odmian dla obu pierwiastków. Reaktywność tlenu. Reaktywność siarki. Związki chemiczne i występowanie tlenu. Związki chemiczne i występowanie siarki. Przebieg zajęć Faza wstępna: 1. Nauczyciel przedstawia przebieg zajęć. Grupy zgłaszają nauczycielowi, w jakiej formie będą prezentować efekty swojej pracy. 2. Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują w portfolio. Faza realizacyjna: 1. Grupy po kolei przedstawiają swoje prezentacje na forum klasy. Pozostali uczniowie i nauczyciel udzielają informacji zwrotnej po każdym wystąpieniu. 2. Nauczyciel dzieli tablicę na dwie części: podobieństwa i różnice we właściwościach fizykochemicznych siarki i tlenu. Uczniowie podają swoje propozycje, które są zapisywane na tablicy. Następnie uczniowie na forum wyjaśniają, dlaczego tlen i siarka, mimo położenia w tej samej grupie, mają tak różne właściwości. 3. Nauczyciel proponuje uczniom symulację interaktywną. Uczniowie samodzielnie zapoznają się z poleceniem i wykonują zawarte w medium ćwiczenie. 4. Uczniowie samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę i wykonują zawarte w e‐materiale w sekcji „Sprawdź się” ćwiczenia. Faza podsumowująca: 1. W ramach rekapitulacji, każdy z uczniów otrzymuje tabelę do wypełnienia (patrz załącznik w materiałach pomocniczych) w określonym czasie. Wskazani uczniowie prezentują efekty pracy na forum klasy, a pozostali weryfikują poprawność merytoryczną. 2. Kieszeń i szuflada. Nauczyciel rozdaje uczniom sklerotki. Prowadzący zajęcia rysuje na tablicy kieszeń, a obok niej zapisuje: „Co zabieram ze sobą?”. Tutaj uczeń ma wpisać to, co wyniósł z zajęć, co do niego szczególnie przemówiło, co się spodobało lub co mu się przyda w przyszłości. Poniżej nauczyciel rysuje szufladę i białą plamę. Obok szuflady zapisuje: „Co mi się nie przyda?”, a obok białej plamy: „Czego zabrakło?”. Poniższe rysunki uczeń wypełnia sklerotkami z zapisanymi krótkimi zdaniami, równoważnikami zdań lub kluczowymi słowami. Jest to okazja także do analizy przebiegu zajęć i szybkiej powtórki. Praca domowa: Uczniowie wykonują w e‐materiale w sekcji „Sprawdź się” pozostałe ćwiczenia, których nie zdążyli wykonać na lekcji. Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium: Symulację interaktywną można wykorzystać w ramach rekapitulacji zamiast tabeli do uzupełnienia. Materiały pomocnicze: 1. Nauczyciel przygotowuje sklerotki (samoprzylepne karteczki) dla uczniów. 2. Tabela do uzupełnienia: