Zastosowanie reakcji zobojętniania, Publikacje z Medycyna

Pobierz Zastosowanie reakcji zobojętniania i więcej Publikacje w PDF z Medycyna tylko na Docsity! Zastosowanie reakcji zobojętniania Wprowadzenie Przeczytaj Audiobook Sprawdź się Dla nauczyciela Czy wrzucając tabletkę musującą do szklanki wody wiesz, skąd bierze się piana? Czy Twoim zdaniem może to być wynikiem reakcji zobojętniania? Zapoznaj się uważnie z lekcją, a z pewnością rozwiążesz tę zagadkę. Twoje cele Omówisz przykłady zastosowania reakcji zobojętniania i zastanowisz się, które z nich występują w życiu codziennym. Wykażesz się znajomością nomenklatury związków chemicznych w celu zapisania równań reakcji zobojętniania w formie cząsteczkowej lub jonowej. Sporządzisz mapę myśli, w której przedstawisz zastosowania reakcji zobojątniania. Przeprowadzisz debatę, podczas której omówisz wady i zalety stosowania reakcji zobojętniania w różnych gałęziach przemysłu i uzasadnisz swoje stanowisko. Suplementy diety, które zawierają kompleks witamin, mogą występować w postaci tabletek musujących. Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna. Zastosowanie reakcji zobojętniania Neutralizacja odpadów chemicznych z galwanizacji odbywa się w przyfabrycznych oczyszczalniach. Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna. Energetyka Do produkcji energii elektrycznej elektrownie stosują paliwa kopalne, np. węgiel kamienny. Podczas ich spalania generowane są zanieczyszczenia, zawierające między innymi tlenek siarki(IV) . Jego zobojętnianie następuje przy użyciu specjalnych do odsiarczania instalacji, które zawierają m.in. wodorotlenek wapnia (tzw. wapno gaszone) lub tlenek wapnia (tzw. wapno palone). Tlenek siarki(IV) wraz z parą wodną reaguje z wodorotlenkiem wapnia, dzięki czemu następuje neutralizacja szkodliwych gazów. Proces neutralizacji zachodzi w dwóch etapach: SO 2 Ca(OH) 2 CaO SO 2 +H 2 O → H 2 SO 3 H 2 SO 3 +Ca(OH) 2 → CaSO 3 + 2 H 2 O Elektrownie, przez wytwarzanie toksycznych gazów, szkodliwie oddziałują na środowisko. Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna. Przemysł tworzyw sztucznych Jednym z ciekawszych zastosowań reakcji zobojętniania jest jej użycie w przemyśle tworzyw sztucznych. Podczas produkcji lateksu (czyli koloidalnego roztworu kauczuku naturalnego), na jego powierzchni wytwarzany jest kwas 2‐hydroksypropanowy (tzw. kwas mlekowy). To sprawia, że otrzymanie gotowego produktu jest utrudnione. W związku z tym stosuje się wodny roztwór amoniaku, który neutralizuje kwas mlekowy. Reakcja pomiędzy wodnym roztworem amoniaku a cząsteczkami kwasu 2‐hydroksypropanowego (kwasu mlekowego) zachodzi zgodnie z poniższym równaniem: Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Lateks jest stosowany do produkcji rękawiczek jednorazowych. Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna. Medycyna Sok żołądkowy składa się z enzymów trawiennych, kwasu solnego ( ) i innych substancji, ważnych dla wchłaniania składników odżywczych. Dziennie organizm produkuje około trzech do czterech litrów soku żołądkowego. Zdarza się jednak, że organizm wytwarza zbyt duże ilości soku żołądkowego. Z tego względu istnieje konieczność stosowania doustnych preparatów, które zobojętniają nadmiar kwasu. Do takich środków zalicza się związki nieorganiczne: wodorotlenki (np.  oraz ), tlenki (np. ), sole słabych kwasów i mocnych zasad (np. ) oraz wodorosole (np. ). Związki te są składnikami leków dostępnych w aptekach, a te podawane doustnie w postaci roztworów, tabletek lub zawiesin reagują z kwasem solnym i powodują jego neutralizację. Przykładem substancji czynnej wchodzącej w skład preparatów zobojętniających kwas solny w żołądku jest wodorowęglan sodu. HCl Mg(OH) 2 Al(OH) 3 MgO CaCO 3 NaHCO 3 NaHCO 3 +HCl → NaCl + H 2 O+CO 2 Audiobook Polecenie 1 Czy wiesz, że niektóre stosowane przez nas produkty zawdzięczają swoją skuteczność reakcji zobojętniania? Zapoznaj się z nagraniem, w którym podano przykłady reakcji zobojętniania z życia codziennego. Zwróć szczególną uwagę na nazwy związków, a następnie odpowiedz na pytania zamieszczone pod nagraniem. Audiobook można wysłuchać pod adresem: hps://zpe.gov.pl/b/Pqk8nGXOV pH kosmetyków Czy zastanawiało Cię, w jaki sposób komercyjnie dostępne produkty, jak na przykład szampony, kremy czy odżywki do włosów, zyskują określone pH? Analizując składy wielu produktów możemy się zorientować, że znajdują się tam również kwasy i zasady. Dla wielu z nas ta świadomość może budzić obawy, prawdopodobnie z tego względu, że niektóre z nich są żrące. Jaką zatem rolę spełniają i jakie jest ich zastosowanie? Wśród składników kosmetyków można wymienić między innymi kwas cytrynowy, kwas chlorowodorowy oraz kwas benzoesowy. Z kolei zasady obejmują wodorotlenek sodu, wodorotlenek potasu, a nawet wodę amoniakalną. Rzeczywiście, substancje te w czystej postaci są żrące. Jednak podczas opracowywania receptur poszczególnych produktów, jak szampony czy odżywki do włosów, stosuje się tylko kilka kropli rozcieńczonych roztworów kwasów i zasad. Nie są więc tak niebezpieczne, jakby się mogło wydawać. Ponadto, po dodaniu do preparatu, zarówno kwasy i zasady, ulegają procesowi dysocjacji elektrolitycznej. Powstające jony zmieniają niemal natychmiast odczyn roztworu. Poprzez manipulowanie ilością kwasów i zasad w tworzonej mieszaninie można zwiększyć lub zmniejszyć pH produktu. W wielu przypadkach (np. w przypadku kosmetyków) konieczne jest uzyskanie pH lekko kwaśnego. W tym przypadku wymagane jest dodanie odpowiedniego czynnika, który zmniejszy lub zwiększy pH roztworu. Jeśli odczyn jest zbyt kwasowy, konieczny jest dodatek zasady. Podobnie, gdy pH jest za wysokie, zasada musi zostać zobojętniona kwasem, aby obniżyć pH z powrotem do prawie obojętnego. Dlatego właśnie reakcje typu kwas-zasada są stosowane w technologii kosmetycznej niemal każdego dnia. A reakcja zobojętniania jest narzędziem w procesie opracowywania złożonych mieszanin produktów kosmetycznych. Warto jednak zauważyć, że otrzymanie obojętnego odczynu bywa często niemożliwe. Wszystko z uwagi na moc stosowanych kwasów i zasad. Audiobook pt. „pH kosmetyków” Źródło: Agata Jarszak-Tyl, opracowano na podstawie: Draelos Z. D., Hair Care. An illustrated Dermatologic Handbook, London and New York 2005. Brodie J., Godber J., Bakery Processes. Chemical Leavening Agents, [w:] Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 2001. Faller R. V., Eversole S. L., Tzeghai G. E., Enamel protecon: a comparison of marketed dentrifice performance against dental erosion, „Am J Dent” 2011. Gavic L., Gorseta K., Borzabadi-Farahani A., Tadin A., Glavina D., Influence of Toothpaste pH on Its Capacity to Prevent Jaki odczyn posiadają szampony do włosów? Większość szamponów posiada lekko kwasowe pH w granicach 5,5, ponieważ naturalnie posiadamy takie pH skóry głowy, a pH łodygi włosa 3,67. Działanie szamponu oraz odżywki jest oparte o reakcje zobojętniania. Podczas mycia włosów zawarte substancje o odczynie bardziej zasadowym niż łuski włosów, powodują że łuski włosów odchylają się. Aby włosy po umyciu były gładkie, stosuje się odpowiednie odżywki zawierające słabe kwasy, które neutralizują niekorzystny dla włosów odczyn szamponu. Dzięki temu łuski włosów domykają się, a włosy stają się łatwe do rozczesania podczas suszenia. A co z innymi produktami higieny osobistej? Czy wiesz, że niemal każdego dnia wykorzystujesz nieświadomie reakcje zobojętniania? Już podczas porannego szczotkowania zębów zachodzi pierwsza reakcja zobojętniania z jaką się spotykasz. Spożywane przez nas jedzenie pozostawia w naszych ustach bakterie, które tworzą kwasy. Taki kwasowy odczyn w jamie ustnej powoduje próchnicę i uszkadza płytkę nazębną. Pasty posiadają lekko alkaliczny odczyn, dzięki czemu neutralizują kwasy, pozostawiając oddech świeży, a szkliwo zębów zabezpieczone. Przejdźmy teraz do kuchennego laboratorium. Czy wiesz, że pieczenie ciasta to również proces chemiczny? Także wtedy zachodzi reakcja zobojętniania. W skład proszku do pieczenia wchodzi węglan lub wodorowęglan sodu (tzw. soda oczyszczona), a także regulatory kwasowości, np. wodorowinian potasu czy mleczan sodu. Soda oczyszczona wchodzi w reakcję z kwasami i w temperaturze około 60°C powoduje powstanie wody oraz tlenku węgla(IV). Gaz powoduje, że ciasto wyrasta. Tlenek węgla(IV) jest również jednym z produktów reakcji zobojętniania powstałych podczas rozpuszczania tabletki musującej w wodzie. Okazuje się bowiem, że tabletki musujące, podobnie jak proszek do pieczenia, zawierają w swoim składzie wodorowęglan sodu (NaHCO ). Pozostałe składniki tabletek obejmują bardzo często: kwas askorbinowy, kwas cytrynowy, sorbitol, barwniki (np. beta-karoten), słodziki (np. aspartam, acesulfam K) i aromaty. Po wrzuceniu tabletki do wody, zarówno wodorowęglan, jak i węglan mogą reagować z kwasami z wytworzeniem tlenku węgla(IV). Kwas cytrynowy, jako ten mocniejszy od kwasu węglowego, wypiera go z roztworu. Ponieważ jest bardzo nietrwały, rozpada się na tlenek węgla(IV) i wodę, czemu towarzyszy pienienie się. 3 Ćwiczenie 3 W jaki sposób można zwiększyć pH gleby? Zaznacz prawidłową odpowiedź. Zastosować nawóz w postaci wodorotlenku wapnia. Zwiększyć wilgotność gleby. Zastosować nawóz w postaci tlenku wapnia. Użyźnić mechanicznie glebę. Zastosować nawóz w postaci roztworu kwasu fosforowego(V). Ćwiczenie 4 Uzupełnij równanie reakcji. +CaCO 3 → CaSO 4 +H 2 O+ CaO HNO 3 HCl CO 2 ↑ CaCl 2 H 2 SO 4 Ćwiczenie 5 Pogrupuj związki w zależności od ich zastosowania. Składnik leku na nadkwaśność żołądka: Nawóz: Al(OH) 3 MgO CaO NaHCO 3      輸 輸 醙 Ćwiczenie 6 Kwasy karboksylowe o wzorze ogólnym ulegają dysocjacji elektrolitycznej zgodnie ze schematem: gdzie : – atom wodoru, dowolna grupa organiczna lub atom Cl (istnieje niestabilny kwas chloromrówkowy, który tworzy stabilne estry, używane w syntezie organicznej). Najprostszy z kwasów karboksylowych – kwas metanowy o wzorze – można odnaleźć w łodygach i na liściach pokrzywy. Charakterystyczne wypustki (igiełki), mogą wbijać się w ciało i powodować przenikanie kwasu do naskórka. W rezultacie na skórze pojawiają się swędzące bąble. Kłujące wypustki na łodydze pokrzywy Źródło: Jerome Prohaska, dostępny w internecie: de.wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0. Zaproponuj domowy sposób neutralizacji kwasu mrówkowego po poparzeniu pokrzywą. Do rozwiązania tego problemu możesz skorzystać również z innych źródeł informacji. RCOOH RCOOH+H 2 O⇄ RCOO − +H 3 O + R HCOOH 醙 Odpowiedź: Ćwiczenie 7 Wyjaśnij działanie preparatów leczniczych stosowanych przy leczeniu nadkwasoty i zgagi. Odpowiedź: Ćwiczenie 8 Po podaniu środka na nadkwaśność żołądka, w którego skład wchodzi wodorotlenek magnezu, zachodzi reakcja przedstawiona równaniem: Oblicz, jaka ilość kwasu chlorowodorowego ( ) zostanie zobojętniona po podaniu tabletki zawierającej 100 mg wodorotlenku magnezu. Wynik podaj w gramach z dokładnością do czwartego miejsca po przecinku. Mg (OH) 2  + 2 HCl → MgCl 2 + 2 H 2 O HCl Odpowiedź zanotuj w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je pod ćwiczeniem. Zaloguj się, aby dodać ilustrację. 難 難 3. Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują w portfolio. Faza realizacyjna: 1. Nauczyciel prosi uczniów, by wymienili jakie są zastosowania reakcji zobojętniania w otoczeniu człowieka. W tym celu mają przeanalizować samodzielnie materiał źródłowy w postaci tekstu zamieszczonego w e‐materiale. Informuje uczniów, że w trakcie analizy mają zwrócić uwagę na wzory substancji chemicznych oraz trudne pojęcia. Po wyznaczonym czasie nauczyciel prowadzi pogadankę z uczniami na temat zastosowania reakcji zobojętniania. Powrót do fazy wstępnej i porównanie wymienionych zastosowań przez uczniów. Uczniowie uzupełniają mapę myśli o nowe pojęcia. 2. Praca metodą 635. Nauczyciel informuje, że uczniowie będą pracować metodą 635 i w razie potrzeby wyjaśnia metodę. Nauczyciel formułuje problem i zapisuje go na tablicy: Wady i zalety stosowania reakcji zobojętniania w różnych gałęziach przemysłu. Nauczyciel dzieli uczniów losowo na sześć grup. Zadaniem każdej z grup jest zapisanie trzech wad oraz trzech zalet stosowania reakcji zobojętniania. Na realizację zadania uczniowie mają 5 minut. W tym czasie mogą korzystać ze wszelkich dostępnych źródeł informacji, mogą również wykorzystać zawartość audiobooka. Uczniowie zapisują pomysły swojej grupy na kartkach. Po upływie pięciu minut nauczyciel prosi uczniów, aby wymienili się kartkami z zapisem pomysłów między grupami. Teraz każda z grup zamienia się w panel ekspertów – ich zadaniem jest krytyczna ocena pomysłów kolegów z innej grupy, zapisanie wniosków z tej oceny i kontrargumentów do każdego z trzech pomysłów. Na to zadanie również mają 5 minut. Nauczyciel prosi, aby grupowe panele ekspertów kolejno podawały argumenty/pomysły/rozwiązania na forum klasy. Uczniowie mogą włączać się do dyskusji. Nauczyciel podsumowuje działania uczniów. 3. Uczniowie samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę wykonując zawarte w e‐materiale ćwiczenia w sekcji „Sprawdź się”. Faza podsumowująca: 1. Okienko informacyjne – forma indywidualnej twórczej notatki. Kartkę papieru w zeszycie uczniowie dzielą na cztery części (poziom, pion lub po przekątnej). W pierwsze okienko uczniowie wpisują hasło, które ich interesuje. W drugim okienku podają definicję danego terminu (z różnych źródeł). W trzecie okienko wpisują metaforyczne znaczenie wyrazu, żart językowy, rebus itp. Ostatnie może mieć formę scenki komiksowej, dialogu, karykatury z zastosowaniem interesującego uczniów terminu. 2. Jako podsumowanie lekcji nauczyciel może wykorzystać zdania do uzupełnienia, które uczniowie zamieszczają w swoim portfolio: Przypomniałem/łam sobie, że... Co było dla mnie łatwe... Dziś nauczłam/łem się... Co sprawiało mi problem... Praca domowa: 1. Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‐materiale – „Sprawdź się”, których nie zdążyli wykonać na lekcji. 2. Odpowiedz na pytanie: „Korzystając z różnych źródeł, wyjaśnij, dlaczego kwas alginowy stosowany jest w lekach na niestrawność. Czy Twoim zdaniem jego rolą jest neutralizacja kwasu solnego obecnego w soku żołądkowym”? Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium: Audiobook może być wykorzystany przez uczniów podczas samodzielnej pracy na lekcji, przed wykonaniem ćwiczeń dołączonych do medium. Uczniowie nieobecni na lekcji mogą medium wykorzystać do samokształcenia. Materiały pomocnicze: 1. Nauczyciel do pracy grupowej przygotowuje: arkusze papieru A3; mazaki; glutaki. 2. Polecenia podsumowujące (nauczyciel przed lekcją zapisuje je na niewielkich kartkach): Jaka jest rola reakcji zobojętniania w rolnictwie? Na czym polega zastosowanie reakcji zobojętniania w energetyce?