Sole wokół nas

Powtórka z chemii ? sole wokół nas


1. Właściwości chlorku sodu.

NaCl ? chlorek sodu, sól kuchenna, sól kamienna, sól warzona
17Cl K2L8M7
11Na K2L8M1
Wiązanie jonowe polega na elektrostatycznym przyciąganiu się jonów o przeciwnych ładunkach.

2. Właściwości węglanu wapnia.

CaCO3 jest głównym składnikiem marmuru, wapienia, kredy, muszli, skorupek jaj.
Minerał nie jest trwały:
a) prażenie:
b) reakcja w środowisku kwaśnym:
CaCO3 2 HCl ? CaCl2 H2O CO2
Gaszenie wapna palonego:
CaO H2O ? Ca(OH)2
wapno gaszone
Rozcieńczony roztwór Ca(OH)2 to klarowna woda wapienna służąca m.in. do identyfikacji dwutlenku węgla.
Ca(OH)2 CO2 ? CaCO3 H2O
Ca(OH)2 ? Ca2 2 OH-
Stężony roztwór Ca(OH)2 to mętna mieszanina zwana mlekiem wapiennym.
Otrzymywanie zaprawy murarskiej (wapiennej):
CaO H2O SiO2 (piasek) ? Ca(OH)2 SiO2 (piasek)
Twardnienie zaprawy murarskiej (zaprawa ?powietrzna?):
a) Ca(OH)2 CO2 ? CaCO3 H2O
b) Ca(OH)2 SiO2 ? CaSiO3 H2O
Kwas węglowy:

Substancje dysocjują stopniowo.
HCO3- ? anion wodorowęglanowy
Sole to wodorowęglany, np.:
KHCO3 ? wodorowęglan potasu
Mg(HCO3)2 ? wodorowęglan magnezu
Al(HCO3)3 ? wodorowęglan glinu
Woda nasycona CO2 rozpuszcza skały wapienne.
CaCO3 H2O CO2 ? Ca(HCO3)2
Wodorowęglan wapnia ulega procesowi dysocjacji:
Ca(HCO3)2 ? Ca2 2 HCO3-
W procesie ogrzewania wody zawierającej wodorowęglan wapnia powstaje kamień kotłowy, którego głównym składnikiem jest CaCO3.
Ca(HCO3)2 ? CaCO3 H2O CO2



2. Gips palony.

Jeżeli w krysztale soli zawarte są cząsteczki wody to sól taką nazywamy hydratem. Woda zawarta w hydracie nazywana jest wodą hydratacyjną lub krystalizacyjną, np.:
CuSO4 5 H2O ? pięciowodny siarczan (VI) miedzi (II)
FeCl3 3 H2O ? trójwodny chlorek żelaza (III)
Siarczan (VI) wapnia jest głównym składnikiem minerałów:
a) anhydrytu ? CaSO4
b) gipsu krystalicznego (alabastru) ? CaSO4 2 H2O
Z twardego, kruchego hydratu w procesie ogrzewania można otrzymać higroskopijny proszek tzw. gips palony.
2(CaSO4 2 H2O) ? (CaSO4)2 H2O 3 H2O
gips krystaliczny, gips palony,
twardy higroskopijny proszek
dwuwodny siarczan półwodny siarczan (VI)
(VI) wapnia wapnia
Gips palony tężeje wiążąc wodę, dlatego te zaprawę nazywamy hydrauliczną.
Produkcja cementu:

Zaprawa cementowa tężeje wiążąc wodę, dlatego nazywana jest hydrauliczną.
cement H2O żwir ? beton
cement H2O żwir pręty stalowe ? żel-bet,
żelazobeton

3. Szkło jako mieszanina krzemianów.

Krzemiany to sole kwasu krzemowego. W przyrodzie obok krzemianów występują glinokrzemiany, w których pewne atomy krzemu zostały zastąpione glinem. Glinokrzemiany stanowią około 60% skorupy ziemskiej.
Często spotykanym związkiem krzemu jest SiO2 zwany krzemionką. Występuję on w dwóch odmianach:
a) jako kwarc:
- bezbarwny zwany kryształem górskim
- z domieszkami jest barwny i jest to np. fioletowy ametyst, żółty cytryn oraz agat, jaspis itp.
Otrzymywanie krzemu:
SiO2 2 Mg ? 2 MgO Si
Krystaliczny krzem tworzy twarde, kruche kryształy o szarej barwie i metalicznym połysku. Stosowany jest jako półprzewodnik w elektronice.
Większość krzemianów to osady. W wodzie rozpuszcza się krzemian sodu i krzemian potasu. Jest to tzw. szkło wodne. Tkaniny i drewno nasycone szkłem wodnym nie ulegają zapaleniu.
Krzemiany mają zdolność do krzepnięcia w postaci przezroczystej masy zwanej szkłem.
Wyrób szkła polega na stopieniu w temperaturze około 1500oC piasku (SiO2) z wapieniem (CaCO3) i sodą (Na2CO3). Powstające tlenki łączą się z SiO2 tworząc krzemiany. Zazwyczaj stosuje się nadmiar piasku, dlatego szkło jest stopem krzemianów z krzemionką. Szkło nie ma regularnej struktury, nazywane jest przechłodzoną cieczą. Rozkład węglanów:
Na2CO3 ? Na2O CO2
CaCO3 ? CaO CO2
SiO2
Na2O SiO2 ? Na2SiO3
CaO SiO2 ? CaSiO3
SiO2
Szkło ma małą odporność mechaniczną. Jest kruche, słabo przewodzi ciepło. Jest izolatorem (nie przewodzi energii elektrycznej). Podczas ogrzewania mięknie, tworząc plastyczną masę. Jest odporne na działanie kwasów z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego ? HF (trawienie szkła).
Zmiana właściwości szkła:
a) tlenek ołowiu (IV): PbO2 ? zwiększa zdolność załamywania światła (soczewki, pryzmaty tzw. szkło kryształowe)
b) barwa brązowa ? związki żelaza (III)
c) barwa zielona - związki żelaza (II) i chromu (III)
d) barwa niebieska ? związki kobaltu (II) i miedzi (II)
e) barwa czerwona ? koloidalne złoto
Szkło kwarcowe zawiera tylko krzemionkę (lampy kwarcowe i soczewki).
Szkło bezpieczne kruszy się przy uderzeniu, a zbudowane jest z wielu warstw szkła i tworzywa sztucznego.

4. Gleba. Nawozy sztuczne.

Skład chemiczny skorup ziemskiej:
a) tlen (O) ? około 47%
b) krzem (Si) ? około 28%
c) glin (Al), żelazo (Fe), wapń (Ca), sód (Na), magnez (Mg), potas (K)
Gleba jest najbardziej zewnętrzną, biologicznie czynną, warstwą skorupy ziemskiej. Powstaje w wyniku wietrzenia skał i rozkładu substancji organicznych. Pierwiastkami glebotwórczymi są te, które tworzą skorupę ziemską oraz węgiel (C), azot (N) i fosfor (P).
Ważną właściwością gleby jest jej chłonność. Polega ona na przetrzymywaniu wody z opadów oraz korzystnych jonów. Właściwość to nazywana jest sorpcją. Jeżeli składniki zatrzymywane są na powierzchni ciała stałego to jest to odsorpcja.
Podstawowe pierwiastki niezbędne roślinom to: azot (N), fosfor (P), potas (K) i wapń (Ca).
Jony Ca2 i K są wypierane przez jon H i wymywane przez wody opadowe. Przy silnym zakwaszeniu niszczona jest również próchnica. Odczyn kwasowy nie sprzyja rozwojowi niezbędnych bakterii. Gleby kwaśne wapniuje się:
CaO H2O ? Ca(OH)2
H OH- ?H2Oo
Złe nawożenie może doprowadzić do zniszczenia zbiorników wodnych, do których spływa woda z pól. Taki proces to eutrofizacja.
Ubytki pierwiastków glebie uzupełnia się nawozami naturalnymi lub sztucznymi. W zależności od składu nawozy sztuczne dzieli się na:
a) azotowe, np. saletra amonowa ? NH4NO3
b) potasowe, np. chlorek potasu
KCl ? K Cl-
c) mieszane:
- potasowo-azotowe, np. KNO3
KNO3 ? K NO3-
- wapniowo-azotowe, np. Ca(NO3)2
Ca(NO3)2 ? Ca2 2NO3-
- wapniowo-fosforowe, np. superfosfat
Ca(H2PO4)2 ? Ca2 2 H2PO4-


5. Metale.

Metale należą do najważniejszych tworzyw mineralnych.
Metale występują w postacie rud. Wydobywanie i przetwarzanie rud jest bardzo energochłonne i obciążające środowisko, dlatego ważne jest odzyskiwanie metali ze złomu.
Cechy metali:
- stan stały (poza rtęcią)
- barwa srebrzystoszara (poza miedzią i złotem)
- są kowalne i ciągliwe
- uderzone wydają metaliczny dźwięk
- wypolerowane posiadają metaliczny połysk
- bardzo dobrze przewodzą ciepło i energie elektryczną
- żelazo oraz jego stopy zachowują się charakterystycznie w polu magnetycznym
- niektóre reagują z otoczeniem:
* miedź pokrywa się turkusową patyną
* żelazo pokrywa się brązową rdzą
Stopy to mieszaniny jednorodne mające lepsze właściwości niż składniki, z których powstały. Popularne stopy:
- stal: Fe, C (~1,5%)
- stal nierdzewna: Fe (70%), Cr (20%), Ni (10%)
- duraluminium: Al (96%), Cu (~4%)
- brąz: Cu (85%), Sn (5%), Zn (5%), Pb (5%)
- mosiądz: Cu (70%), Zn (30%)
Korozja to proces niszczenia materiałów konstrukcyjnych, głownie metali. Czynniki przyśpieszające korozję:
a) gwałtowne zmiany temperatury
b) zakwaszenie środowiska
c) obecność wilgoci
d) obecność elektrolitów
Niektóre metale, np. glin (Al), cynk (Zn), miedź (Cu) pokrywają się cienką warstwą związków chroniącą przed dalszą korozją. Taki proces nazywamy pasywacją. Miedź (Cu) patynuje się.
Rdza to mieszanina związków żelaza (Fe).
Litowce i berylowce to metale lekkie, bardzo aktywne. Reagują z tlenem, wodą, kwasami. Ich tlenki są zasadotwórcze. Metal jest tym aktywniejszy, im łatwiej staje się kationem.
Pozostałe metale nazywamy ciężkimi, są już bardziej odporne na czynniki atmosferyczne. Ich tlenki nie reagują z wodą. Ich wodorotlenki otrzymujemy w rekcji wymiany. Metale te roztwarzają się w kwasach (metal przechodzi do roztworu, ponieważ staje się kationem).

6. Otrzymywanie metali z rud.

Metale otrzymujemy z rud, redukując je, np. węglem. W wielkim piecu hutniczym reduktorem jest koks. Od góry zasypuje się rudę koksem i topniki obniżają temperaturę i wiążą składniki rudy. Podstawowymi reduktorami są koks i CO:
C
C O2 ? CO2
CO2 C ? 2 CO
Reduktory odbierają tlen rudzie i otrzymujemy ciekłe żelazo, które spływa do gara. W mieszaninie tej jest ok. 4% węgla; jest to tzw. surówka. Surówka po zakrzepnięciu daje twarde, kruche, nieobrabialne żeliwo.
FeO C ? Fe CO2
Fe2O3 3 CO ? 2 Fe 3 CO2
Z surówki usuwa się nadmiar węgla i otrzymuje stop zwany stalą (Fe, ~1,5% C). Topniki z zanieczyszczeniami rudy tworzą żużel.
Czystą miedź otrzymujemy w procesie elektrochemicznym.
CuCl2 ? Cu2 2Cl-
- katoda Cu2 ? Cuo
anoda 2Cl- ?Cl2o
W metodzie tej wykorzystujemy roztwór soli danego metalu. Sól ulega procesowi dysocjacji, jony zbliżają się do elektrod (ciała naelektryzowane) i na tych elektrodach rozładowują się. Podczas procesu zwiększa się masa katody.

7. Nazwy zwyczajowe.

Nazwy zwyczajowe soli:
a) NaCl ? sól kuchenna, sól kamienna, sól warzona
b) NaNO3 ? saletra sodowa, saletra chilijska
c) KNO3 ? saletra potasowa, saletra indyjska
d) Ca(NO3)2 ? saletra wapniowa, saletra norweska
e) CaCO3 ? wapień, kreda, marmur
f) Na2CO3 ? soda kalcynowana
g) AgNO3 ? lapis, kamień piekielny
h) MgSO4 ? sól gorzka, sól angielska
i) Na2SO4 ? sól glauberska
j) CuSO4 ? kamień siny