Materiałoznastwo

Tlenki metali i niemetali wykazują zasadnicze różnice we własnościach chemicznych, które szczególnie ujawniają się w reakcjach tlenków z wodą. Wszystkie tlenki reagują z wodą tworząc dwa rodzaje związków chemicznych, a mianowicie kwasy lub zasady. Tlenki tworzące z wodą kwasy nazywamy kwasotwórczymi, a tlenki tworzące zasady — zasadotwórczymi.

Tlenki metali są tlenkami zasadotwórczymi. Np. tlenek sodowy Na2G z wodą daje zasadę zwaną wodorotlenkiem sodowym*

NatO+ H20 -> 2NaOH

Związki chemiczne, których cząsteczki zbudowane są z atomów metali i grup wodorotlenowych, nazywamy zasadami.

Tlenki niemetali są tlenkami kwasotwórczymi. Należą do nich np.: S02, COz, P205 oraz niektóre tlenki metali wykazujące zmienną wartościowość

S02 + ILO -»H2S03

Tlenki kwasotwórcze nazywamy także bezwodnikami kwasowymi, gdyż można je otrzymać po odjęciu cząsteczki wody od kwasu.

Kwasem nazywamy związki chemiczne składające się z atomów wodoru oraz reszty kwasowej.

Tlenki amfoteryczne wykazują równocześnie własności tlenków zasadotwórczych i kwasotwórczych. Do nich zaliczamy niektóre tlenki metali, jak np. tlenek cynkowy ZnO.

Kwasy, które w cząsteczce zawierają atomy tlenu, nazywamy kwasami tlenowymi. Istnieją także kwasy, które w cząsteczce nie zawierają tlenu (kwas solny — HC1), nazywamy je wówczas kwa-sami beztlenowymi.

Atomy wodoru wchodzące w skład cząsteczki kwasu mogą być , zastąpione przez atomy metali tworząc sole.

Charakterystyczną własnością kwasów i zasad jest to, iż reagując ze sobą dają sole oraz wodę.

Łączenie (synteza). Wynikiem reakcji chemicznych są zawsze nowe substancje, które nazywamy produktami reakcji chemicznych. Substancje, z których powstał produkt reakcji chemicznej, nazywamy substancjami wyjściowymi.

Reakcję chemiczną, w której z dwóch lub więcej substancji wyjściowych powstaje jedna substancja bardziej złożona, nazywamy reakcją syntezy.

W reakcji otrzymywania siarczku żelazawego biorą udział dwie substancje wyjściowe — siarka i żelazo; z nich otrzymujemy jeden produkt reakcji — siarczek żelazawy.

Reakcje syntezy przebiegają następująco:

siarka + żelazo = siarczek żelazawy tlen + cynk = tlenek cynkowy (substancje wyjściowe) (produkt reakcji)

Rozkład (analiza). Reakcję chemiczną, w której z jednej substancji wyjściowej powstają dwie lub więcej substancji, nazywamy reakcją rozkładu lub analizy.

Reakcją analizy jest np. rozkład tlenku rtęciowego. Przebieg reakcji rozkładu jest następujący:

tlenek rtęciowy = tlen + rtęć (substancja wyjściowa) (produkty reakcji) Wymiana. Inaczej niż w przypadku syntezy lub analizy przebiega reakcja między żelazem i związkiem chemicznym zwanym siarczanem miedziowym. Można to stwierdzić doświadczeniem. Do zlewki z niebieskim roztworem wodnym siarczanu miedziowego wrzucamy gwoździe. Żelazo pokrywa się czerwonym nalotem miedzi. Jednocześnie roztwór traci stopniowo niebieskie zabarwienie i nabiera barwy zielonkawej, pochodzącej od powstałego produktu reakcji zwanego siarczanem żelazawym.

Substancje wyjściowe: siarczan miedziowy i żelazo reagując ze sobą dały produkty reakcji: siarczan żelazawy i miedź:

siarczan miedziowy+żelazo = siarczan żelazawy+miedź (substancje wyjściowe,    (produkty reakcji).

W reakcji tej żelazo zajęło miejsce miedzi w siarczanie miedziowym. Jest to typ reakcji chemicznej zwany wymianą. •

Reakcję chemiczną, w której jeden ze składników związku chemicznego zostaje zastąpiony przez inny składnik, nazywamy reakcją wymiany.

W reakcji wymiany liczba produktów reakcji jest równa licz-bie substancji wyjściowych.

W wyniku reakcji między substancjami prostymi powstaje związek chemiczny, a zawarte w nim składniki tracą swe własności fizyczne. Otrzymany siarczek żelazawy nie wykazuje ani własności żelaza ani siarki.

Substancje proste i złożone zbudowane są z tych samych składników zwanych pierwiastkami. Substancji prostych nie możemy rozłożyć na składniki, stąd wniosek, że substancje proste składają się z jednego pierwiastka, zaś substancje złożone — •/. kilku różnych pierwiastków. Cały otaczający nas świat żywy i mineralny złożony jest z pierwiastków, które są budulcem skał, gleby, atmosfery, wody, organizmów zwierzęcych i roślinnych, słońca, gwiazd i planet. Obecnie znamy 104 pierwiastki, a niektóre z nich otrzymano sztucznie w laboratoriach.

Związki chemiczne wykazują wszystkie cechy substancji czystych, to znaczy mają jednolitą budowę, określoną barwę i ściśle określone własności fizyczne.

Mieszanina związków chemicznych własności tych nie ma i można ją rozdzielić na poszczególne składniki różnymi metodami fizycznymi, np. przez odparowanie, sączenie, przesiewanie, rozpuszczanie itd.

Ażeby otrzymać mieszaninę, możemy zmieszać składniki w dowolnych ilościach. Otrzymana mieszanina ma za każdym razem inną proporcję składników.

Jeżeli w mieszaninie spowodujemy reakcję chemiczną, okaże się w wielu przypadkach, że tylko część składników mieszaniny wejdzie w reakcję dając związek chemiczny, zaś pewne ilości innych składników pozostaną w stanie nie zmienionym. Mieszanina żelaza i siarki tylko wówczas nie pozostawi składnika nie-przereagowanego, jeżeli stosunek wagowy siarki do żelaza wyniesie 4:7. Gdy np. do reakcji użyjemy 6 g siarki i 7 g żelaza, to w produktach reakcji znajdziemy pewną ilość nieprzereagowanej siarki.

W każdym związku chemicznym jest stały stosunek wagowy jego składników. Natomiast ciężar składników tworzących mieszaninę może być całkowicie dowolny.