a. co m
kn
jig
ar n
Margareta Vrtačnik Katarina S. Wissiak Grm Saša A. Glažar Andrej Godec
Moja prva kemija Učbenik za 8. in 9. razred osnovne šole Avtorji dr. Margareta Vrtačnik, dr. Katarina S. Wissiak Grm, dr. Saša A. Glažar, dr. Andrej Godec Recenzentke dr. Saša Petriček, dr. Alenka Majcen le Marechal, Barbara Rubin
a. co m
Urednica Špela Fortuna Lektorica Zala Mikeln
Ilustratorji Darko Simeršek, Jera Jakše, Metka Žerovnik, Margareta Vrtačnik, Igor Cerar, Ivan Leban Fotografije arhiv založbe Modrijan, Bigstock, Andrej Godec, Tomaž Lunder, Margareta Vrtačnik, Katarina S. Wissiak Grm Oprema in oblikovanje Branka Smodiš
Prelom Branka Smodiš, Vilma Zupan
ar n
Izdala in založila Modrijan izobraževanje, d. o. o. Za založbo Matic Jurkošek Tisk Nonparel, d. o. o. Naklada 1000 izvodov Ljubljana 2020 Druga izdaja, 1. ponatis
jig
Strokovni svet RS za splošno izobraževanje je na 164. seji dne 19. 6. 2014 s sklepom št. 013-20/2014/79 potrdil učbenik MOJA PRVA KEMIJA, ki so ga napisali Margareta Vrtačnik, Katarina S. Wissiak Grm, Saša A. Glažar in Andrej Godec.
Vse knjige in dodatna gradiva založbe Modrijan izobraževanje dobite tudi na naslovu www.knjigarna.com.
kn
© Modrijan izobraževanje, d. o. o. Vse pravice pridržane. Brez pisnega dovoljenja založnika so prepovedani reproduciranje, distribuiranje, javna priobčitev, predelava ali druga uporaba tega avtorskega dela ali njegovih delov v kakršnem koli obsegu in postopku, tudi fotokopiranje, tiskanje ali shranitev v elektronski obliki. Tako ravnanje pomeni, razen v primerih od 46. do 57. člena Zakona o avtorski in sorodnih pravicah, kršitev avtorske pravice.
CIP – Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana 54(075.2)
Modrijan izobraževanje, d. o. o., Stegne 9 b, 1000 Ljubljana telefon: 01 513 44 00 telefonska naročila: 01 513 44 04 e-pošta: narocila@modrijan-izobrazevanje.si www.modrijan-izobrazevanje.si, www.knjigarna.com
PRVA IN KOLOFON.indd 2
MOJA prva kemija. Učbenik za 8. in 9. razred osnovne šole / Margareta Vrtačnik … [et al.] ; [ilustratorji Darko Simeršek … [et al.] ; fotografije arhiv založbe Modrijan … et al.]. – 2. izd., 1. ponatis. – Ljubljana : Modrijan izobraževanje, 2020 ISBN 978-961-7053-34-0 1. Vrtačnik, Margareta COBISS.SI-ID 25753091
21. 08. 2020 08:12:58
VSEBINA
1. Kaj je kemija
7
2. Snov je iz delcev
Snov je povsod Kako veliki so delci snovi Atomi in molekule se gibljejo Osebna izkaznica elementov in spojin
3. Atom in periodni sistem
ar n
Atom je zgrajen iz manjših delcev Vrstno in masno število Elektronska ovojnica Atomi v periodnem sistemu Atome primerjamo po masi
8 10 15
a. co m
Od alkimije do kemije Kemija je eksperimentalna veda Kemija je tesno povezana z našim življenjem
4. Povezovanje delcev
17
18 20 24 27
31
32 35 41 44 51
55 56 58 64
5. Kemijske reakcije
75
jig
Raznolikost snovi Ionska vez Kovalentna vez
76 77 81 84 88
6. Elementi v periodnem sistemu
91
kn
Snovi se spreminjajo Kako zaznamo spremembe Energija in kemijska sprememba Zapišimo kemijsko reakcijo Masa snovi se pri reakciji ne spremeni
Elementi v naravi 92 Večina elementov je kovin 97 Alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine 100 Prehodni elementi 105 Nekovine prevladujejo v živem svetu 109 Halogeni elementi 111 Žlahtni plini 114
PRVA IN KOLOFON.indd 3
25.6.14 20:43
7. Kisline, baze in soli
115 116 125 129 132 136 139
a. co m
Kisline in baze Zakaj so raztopine kisle Zakaj so raztopine bazične Kaj se zgodi, če zmešamo kislo in bazično raztopino Masni delež topljenca v raztopini Kako vpliva temperatura na topnost snovi
8. Družina ogljikovodikov s polimeri
141
Ogljikovodiki, naši dobri znanci 142 Raznolikost molekul ogljikovodikov 144 Osebna izkaznica ogljikovodikov 147 Lastnosti ogljikovodikov 152 Reakcije ogljikovodikov 154 Polimeri 160 Enaki, in vendar različni 164 Koristni in škodljivi ogljikovodiki 166
9. Kisikove organske spojine
173
ar n
Kaj so kisikove organske spojine 174 Alkoholi 175 Reakcije alkoholov 181 Organske karboksilne kisline 187 Molekule kisikovih organskih spojin v organizmih 193 Maščobe 194 Ogljikovi hidrati 199
jig
10. Računanje v kemiji
205
Mol je osnovna enota v kemiji Masni delež elementov v spojini Koliko molov
206 210 212
kn
11. Dušikove organske spojine s polimeri
PRVA IN KOLOFON.indd 4
Molekule – nosilke življenja Aminokisline – gradbene enote beljakovin Beljakovine – naravni polimeri Sintezni polipeptidi – poliamidi
Dodatek: Pogled v zgodovino polimerov Stvarno kazalo
215 216 218 224 233 237 239
25.6.14 20:43
Pomoč pri prebiranju učbenika
a. co m
Avtorji želimo, da bi bil učencem in učiteljem učbenik v dobrodošlo pomoč pri učenju kemije. Skupaj z založbo smo si prizadevali, da bi naredili sodoben, privlačen in zanimiv kemijski učbenik, ki bo mogoče koga med vami prepričal, da bi se resneje posvetil naravoslovnim in tehničnim vedam. Avtorji SNOV JE IZ DELCEV
Prehodu iz trdnega v plinasto agregatno stanje brez vmesnega tekočega stanja pravimo sublimacija. Tudi kondenzacijo par neposredno v trdno agregatno stanje nekateri imenujejo sublimacija. trdna snov
uporaba spletnih gradiv*
Vrstno in masno število
izbirna znanja
Vsi atomi nekega elementa imajo enako število protonov in elektronov. Lahko pa se razlikujejo po številu nevtronov v jedru.
plin
Srež, ivje, snežinke in toča so posledica sublimacije vodne pare v led. sublimacija
V spletnih gradivih si oglejte poskus Sublimacija suhega ledu.
Element ogljik na primer najdemo v naravi v obliki atomov, ki imajo po šest protonov v jedru in šest elektronov v elektronski ovojnici. Velika večina teh atomov ima v jedru tudi šest nevtronov. Včasih pa najdemo med njimi tudi kakšen atom ogljika, ki ima v jedru sedem ali celo osem nevtronov.
Vsi trije navedeni atomi ogljika se razlikujejo samo po številu nevtronov v jedru – imajo različna masna števila. Takšnim atomom rečemo izotopi. Izvor besede je grški: isos pomeni »enak« in topos »prostor, mesto«. Ker imajo enako število protonov v jedru, se vsi trije atomi ogljika v vrsti elementov nahajajo na istem mestu (6C). Izotopi nekega elementa se pri povezovanju z drugimi obnašajo enako, ker imajo vsi enako število elektronov.
Sublimacija je značilna za vrsto snovi. Jod pri nekoliko povišani temperaturi iz sivih kristalčkov sublimira v vijolične pare, suhi led (trdni ogljikov dioksid) sublimira že pri –78,5 °C v plinasti ogljikov dioksid. Sublimacija nastopi tudi, če se zrak, ki je nasičen z vodno paro, hitro ohladi pod temperaturo ledišča vode. Sublimacija joda
ključni pojmi
•agregatno stanje •trdna snov•tekočina •plin•taljenje •izhlapevanje•strjevanje •kondenzacija
povzetek
Glede na masno število obstaja več vrst atomov, kot pa je elementov. Danes je znanih več kot 1500 izotopov, od kateri jih je nekaj čez 1000 radioaktivnih. Rekorderja po številu znanih izotopov sta elementa ksenon in cezij. Vsak od njiju jih ima 36.
Snovi so v treh agregatnih stanjih. V trdnem stanju so delci urejeni, imajo manj energije in se najpočasneje gibljejo. V tekočem je urejenost že manjša, najbolj neurejeno pa je plinasto stanje. V tem stanju imajo delci največ energije in se najhitreje gibljejo. Med njimi vlada največji nered. Pri segrevanju prehajajo trdne snovi v tekočine in te v pline. Pri ohlajanju prehajajo plini v tekočine, te pa v trdne snovi. Po dogovoru agregatna stanja označimo z zapisi: (s) trdno stanje, (g) plinasto stanje in (l) tekočina.
2. Kaj je sublimacija? Ali led sublimira?
3. V katerem agregatnem stanju so delci najbolj in v katerem najmanj urejeni? 4. Kako označimo agregatna stanja?
5. Katere delce in kakšna agregatna stanja ponazarjajo spodnje sheme?
26
jig
Pri kemijski reakciji se sPreminja barva
I2
V epruveto damo žličko joda, I2. Nad jod namestimo nekaj zrahljane železne volne. Najprej rahlo segrevamo del epruvete, kjer je jod. Ko vijoličasta para joda doseže železno volno, začnemo z močnim pla menom segrevati železno volno.
osnovna znanja
kn
Raztapljanje reaktantov in produkta v vodi
6
6
6
število nevtronov, n0
6
7
8
Pozor, radioaktivno sevanje! Pri delu z radioaktivnimi snovmi je treba upoštevati stroge varnostne predpise.
37
Kisline in baze
V avtomobilskem akumulatorju je žveplova kislina. Pomembna je v industriji, npr. v farmacevtski (izdelovanje zdravil za nekatera srčna obolenja). Dušikovo kislino uporabljamo pri proizvodnji eksplozivnih sredstev, izdelavi jekla in železa, proizvodnji umetnih gnojil, umetnih mas in detergentov.
Ime kisline
Vir
Klorovodikova kislina
Želodec
Žveplova kislina
Jod je trdna siva snov kovinskega sijaja. Pri segrevanju sublimira. Nje gova para je vijoličaste barve. Železna volna je prav tako trdna siva snov kovinskega sijaja. Ko smo začeli segrevati še železno volno, je to postopno prekrila nova snov rdečerjave barve brez kovinskega sijaja. Produkt reakcije se dobro topi v hladni vodi, raztopina je rumeno zelene barve. Železo in jod pa se v hladni vodi slabo topita.
Fosforjeva kislina
Kokakola
Etanojska ali ocetna kislina
Kis
Kako razložimo opažanja?
Vinska kislina
Pri segrevanju železa in pare joda je prišlo do kemijske reakcije. Jod in železo sta pri reakciji reaktanta. Produkt, ki je nastal iz kovine železa in nekovine joda, je ionska spojina in se imenuje železov jodid. Tako kemijsko reakcijo imenujemo tudi spajanje oz. sinteza.
Oksalna kislina
Rabarbara
Askorbinska kislina
Sadje in zelenjava
Mlečna kislina
Jogurt, skisano mleko, mišice po hudem fizičnem naporu
Sečna kislina
Urin, sklepi pri revmatskih boleznih
PRODUKT železov jodid
zanimivost
Avtomobilski akumulator, detergenti
Metanojska ali mravljinčna kislina
Mravlje, koprive
Citronska kislina
Limonov in pomarančni sok
Jabolčna kislina
Kisla jabolka Grozdje, pecilni prašek iz vinskega kamna brez fosfatov
Mravlje se ob spopadu branijo tako, da izbrizgajo kislino, ki jo imenujemo mravljinčna kislina. Verjetno ste že kdaj ob srečanju s »hudo« mravljico občutili neprijeten, pekoč občutek kot posledico delovanja mravljinčne kisline na vaši koži. Znanstveniki so mravljinčno ali metanojsko kislino nekoč pridobivali na zelo nenavaden in danes nesprejemljiv način – tako da so prekuhavali mravlje. Tudi rastline vsebujejo kisline. Rabarbara vsebuje oksalno kislino, dlačice na listih koprive pa mravljinčno kislino. Največ oksalne kisline je v rabarbarinih listih, zato niso užitni. Iz olupljenih stebel pa lahko skuhamo kompot.
Pri kemijski reakciji nastane oborina Pb(NO3)2
Slika 5.11
V petrijevko nalijemo destilirano vodo. S plastično slamico damo na en konec petrijevke nekaj kristalčkov svinčevega nitrata, Pb(NO3)2 , na drugi konec pa nekaj kristalčkov kalijevega jodida, KI. Označimo tisto stran, kamor smo dodali svinčev nitrat. Opazujemo spremembe. Kaj smo pri poskusu opazili?
Kl
Svinčev nitrat in kalijev jodid sta beli kristalni trdni snovi. Ko ju damo v vodo, opazimo, da se kalijev jodid hitreje raztaplja v vodi kot svinčev nitrat. V bližini še ne povsem raztopljenega svinčevega nitrata se pojavi ru mena svetleča snov. Širina rumenega pasu se hitro veča.
78
*Uporaba
število elektronov, e−
Kaj smo pri tem opazili?
jod + železo
C
14 6
6
V vodi poskusimo raztopiti še železo in jod.
REAKTANTA
C
13 6
6
Epruveto večkrat pretresemo in vsebino prefiltriramo v drugo epruveto.
Kemijsko reakcijo med železom in jodom lahko zapišemo tako, da uporabimo imeni reaktantov, ki ju povežemo z znakom plus (+), in puščico, s katero nakažemo smer kemijske reakcije. Novonastala snov ima drugačne lastnosti kot oba reaktanta. Je drugačne barve in je to pna v vodi, reaktanta pa ne. Drugačna barva in videz produkta sta prav tako dokaz, da je prišlo do kemijske spremembe.
osnovna znanja
C
6
Nekatere kisline, s katerimi se najpogosteje srečujemo, so zbrane v tabeli.
Ko je reakcija končana in epruveta hladna, vanjo nalijemo 5–6 mL vode.
Reakcija železa in joda
12 6
število protonov, p+
Vsa živa bitja so nenehno izpostavljena majhnim količinam sevanja, ki prihaja iz globin našega planeta in iz vesolja. Naše telo vsebuje majhne količine radioaktivnih izotopov, na primer ogljikovega izotopa 146C in kalijevega izotopa 40 K. 19
KEMIJSKE REAKCIJE
poskus
Element ogljik ima tri izotope. V naravi je največ 126C.
Zaradi večjega števila nevtronov so jedra nekaterih izotopov nestabilna, zato sama od sebe razpadejo v stabilnejša jedra. Temu pojavu rečemo radioaktivni razpad, takšnim izotopom pa radioaktivni izotopi. Razpad spremlja ionizirajoče sevanje, ki vpliva na atome in molekule snovi, skozi katere prehaja, ker iz njih izbije elektrone. Majhne količine sevanja niso nevarne, če pa ga človek prejme veliko, lahko zboli ali celo umre.
ar n
1. Naštej agregatna stanja snovi.
vprašanja za ponavljanje in utrjevanje
izbirno znanje
Izotopi – najbližji sorodniki
spletnih gradiv – modeli, animacije, poskusi – na www.modrijan.si (šolski program → gradiva za učitelje → osnovna šola → Kemija)
KJE NAJDEMO BAZE? Kuhinjske in kopalniške odtoke najenostavneje očistimo s čistili, ki vsebujejo bazo, ki jo imenujemo natrijev hidroksid, NaOH. Prisoten je tudi v čistilih za pečice. Natrijev hidroksid pa je, sicer v znatno manjših količinah, prisoten tudi v snoveh, ki jih lahko uživamo ali uporabljamo za osebno higieno (mila, zobne paste, balzami za lase). Natrijev hidroksid ima široko uporabo, npr. v plastični, papirni in tekstilni industriji. Tudi v živilski industriji ga uporabljajo v različne namene,
117
Označevanje kemikalij
FIZIKALNE NEVARNOSTI
eksplozivno
vnetljivo
NEVARNOSTI ZA ZDRAVJE
jedko za kožo
oksidativno
plin pod tlakom
preobčutljivost dihal, mutageno, rakotvorno, strupeno za razmnoževanje, specifično strupeno, nevarno pri vdihavanjiu
opozorilo za nevarnosti v blažji obliki, ki jih opisujejo drugi znaki za nevarnost in zdravje
ar n
strupeno
a. co m
V Evropski uniji od leta 2009 velja nov sistem označevanja nevarnih kemikalij, imenovan GHS. Izdelki, ki vsebujejo nevarne kemikalije, morajo biti označeni z mednarodno dogovorjenimi znaki. Ti so razdeljeni v tri skupine:
jedko za kovine
jig
NEVARNOSTI ZA OKOLJE
nevarno za okolje
kn
Na embalaži nevarnih snovi pa bomo še vedno našli tudi stare znake.
F lahko vnetljivo F+ zelo lahko vnetljivo
T strupeno T+ zelo strupeno
E eksplozivno
N okolju nevarno
O oksidativno
Xn zdravju škodljivo Xi dražilno
Kemija-UC-kljuc.indd 6
C jedko
26.6.2014 8:45:44
kn
jig
ar n
a. co m
1. KAJ JE KEMIJA
KEMIJA korekture 2006 2.indd 7
… znanosti, ki niso »rojene« iz eksperimenta, matere vseh gotovosti, so prazne in polne napak. Leonardo da Vinci (1452−1519)
25.6.14 21:36
KAJ JE KEMIJA
OD ALKIMIJE DO KEMIJE Kemija je stara veda, ki je imela v razvoju človeške civilizacije velik pomen. Danes je kemija znanost, ki spoznava in razlaga, kaj so snovi, kakšne so, kako se spreminjajo in kako pripravimo nove uporabne snovi.
ar n
a. co m
Mnenja znanstvenikov o izvoru besede »kemija« niso enotna. Nekateri ime kemija izpeljujejo iz staroegipčanskega izraza »chem« (temen) ali iz grškega izraza »khemia« (temna zemlja). Temna zemlja predstavlja starodavno deželo Spodnji Egipt s temno prstjo, ki jo je ob vsakoletnih poplavah naplavil Nil. Drugi vidijo izvor besede »kemija« v starogrškem izrazu »chyma«, kar pomeni ulivanje kovin. Tretji zopet menijo, da je kemija dobila ime po Noetovem sinu Hamu.
Čeprav še niso uporabljali te besede, so ljudje kemijo potrebovali, da so pred več kot 2000 leti izdelali bronasto čelado, pisano stekleno čašo, zlatnik in srebrnik.
jig
V starem in srednjem veku je bila predhodnica kemije seveda drugačna od sodobne kemije. Imenovala se je alkimija. To ni bila veda, ki bi temeljila na znanstvenih dokazih. Alkimisti so želeli pretvoriti manj žlahtne elemente v zlato. Njihov ključni cilj je bil odkriti »kamen modrosti« – čarobno formulo za pridobivanje zlata. Pri svojem delu so razvili vrsto postopkov in odkrili kemijske tehnike, ki se še danes uporabljajo v laboratorijih.
kn
Alkimistični laboratorij pred nekaj sto leti je bil precej drugačen, kot je laboratorij danes.
»Domovina« alkimije je Aleksandrija v starem Egiptu. Za prvega alkimista velja Hermes Trismegist (»trikrat veliki«). Hermes je grško ime egipčanskega boga modrosti Totha, od katerega naj bi Hermes Trismegist dobil znanje o pridobivanju kovin. Alkimistično znanje je bilo dobro varovana skrivnost, shranjena v znameniti aleksandrijski knjižnici. Knjižnica je v požaru pogorela, alkimistične skrivnosti pa so se ohranile in se ustno širile še ves srednji vek vse do 17. stoletja.
8
KEMIJA korekture 2006 2.indd 8
25.6.14 21:36
Od alkimije do kemije
Gorenje je dolgo časa begalo raziskovalce. V 17. stoletju sta Johann Joachim Becher (1635–1682) in George Stahl (1660–1734) razlagala, da gorljive snovi vsebujejo flogiston, negorljive pa ne. Trdila sta, da zrak omogoči, da flogiston pri gorenju zapusti snov, vendar flogistona nikomur ni uspelo »ujeti«, da bi dokazal njegov obstoj. Sredi 17. stoletja, v času razsvetljenstva, se je začelo uveljavljati načelo, da je treba teorije v znanosti preverjati s poskusi.
a. co m
Prvi sodobni kemik je Francoz Antoine Laurent Lavoisier (1743– 1794), ki je uvedel tehtanje. Razvil in dokazal je teorijo gorenja. S tehtanjem je ugotovil, da se v kemijskih reakcijah skupna masa snovi ohranja. S tem je postavil temelje za razumevanje narave kemijskih sprememb in na široko odprl vrata sodobni kemijski znanosti, ki se je razcvetela ob koncu 19. in v 20. stoletju.
Joseph Priestley (1733–1804) je dokazal, da je za gorenje potreben kisik.
Doprsni kip Fritza Pregla na Gosposki ulici 19 v Ljubljani Del Preglove aparature za mikroanalizo vzorcev organskih spojin, ki jo je znanstvenik podaril Univerzi v Ljubljani.
kn
jig
ar n
Prvi naravoslovci, ki so delovali na Slovenskem, so se ukvarjali tudi s kemijo. Tako se je na primer Joannes Antonius Scopoli (1723– 1788), zdravnik v Idriji, ukvarjal tudi z zdravilnimi rastlinami in njihovimi učinkovinami. Slovenci se lahko pohvalimo tudi z dobitnikom Nobelove nagrade za kemijo. Leta 1923 je za svoje pionirsko delo na področju razvoja mikroanalize Nobelovo nagrado dobil Fritz Pregl (1869–1930). Rodil se je v Ljubljani slovenskim staršem in ga zato upravičeno štejemo za prvega in zaenkrat edinega Slovenca, ki je dobil prestižno nagrado švedske akademije znanosti. V času, ko je razvijal svojo metodo analize, je bil zaposlen na Medicinsko-kemijskem inštitutu v avstrijskem Gradcu. Po njem se imenuje Preglovo priznanje, ki ga vsako leto podeljujejo učencem osnovnih in srednjih šol za znanje kemije.
Tehtnica in druga laboratorijska oprema, s katero je Lavoisier izvajal svoje poskuse.
9
KEMIJA korekture 2006 2.indd 9
25.6.14 21:36
KAJ JE KEMIJA
Kemija je eksperimentalna veda
a. co m
Kemija je eksperimentalna veda, ki temelji na eksperimentih. To pomeni, da kemiki pri proučevanju in pripravljanju novih snovi izvajajo eksperimente, se pravi poskuse. Prostor, kjer to delajo, imenujemo kemijski laboratorij. Tudi vi boste začeli kemijo spoznavati z eksperimentom. Zobna pasta za slone
Pripravili bomo zobno pasto za slonjega mladička in odraslega slona. Vaša naloga je, da poskus opazujete in zapišete opažanja. Zobno pasto za slonjega mladiča pripravimo takole:
H2O2
ar n
Na pladenj postavimo čisto 500-mililitrsko plastenko in vanjo nalijemo 50 mL razredčene vodne raztopine vodikovega peroksida, H202 (1 : 1). Dodamo 8 kapljic barvila za hrano in žličko tekočega detergenta ter steklenico pretresemo. V 50-mililitrsko čašo damo žličko suhega kvasa in tri žličke tople vode. Počakamo 30 sekund. Zmes kvasa in vode prelijemo v plastenko. Kaj smo pri tem opazili?
Iz ustja plastenke se začne valiti obarvana pena. Zobno pasto za odraslega slona pa pripravimo takole:
Kaj smo pri tem opazili?
jig
Nastajanje pene pri razpadu vodikovega peroksida
Na pladenj postavimo 500-mililitrsko čašo, vanjo nalijemo 100 mL koncentrirane raztopine vodikovega peroksida, dodamo nekaj kapljic tekočega detergenta, barvo za hrano in kvas.
kn
Tudi tokrat se začne iz posode »valiti« pena, opazimo tudi vodno paro. Rezultat poskusa je podoben kot v prvem primeru, le reakcija je veliko burnejša, kar pomeni, da poteka hitreje, nastane pa veliko več pene. Kako razložimo opažanja? V obeh primerih smo opazovali rezultate razpada vodikovega peroksida na vodo in kisik. V primeru, ko smo uporabili bolj razredčeno raztopino vodikovega peroksida, je reakcija potekala veliko bolj počasi kot v drugem primeru, ko smo poskus izvedli s koncentrirano raztopino vodikovega peroksida. Tudi pene je bilo v drugem primeru veliko več kakor v prvem. Zakaj so take razlike, boste izvedeli, če boste skrbno sledili uram kemije.
10
Kemija je eksperimentalna veda
Pripomočki za izvajanje poskusov Za izvajanje poskusov uporabljamo osnovne laboratorijske pripomočke, kot je steklovina in druga oprema. Epruveta spada med najosnovnejšo laboratorijsko steklovino. V epruve-
tah izvajamo poskuse z majhnimi količinami snovi. Namestimo jih na stojala, lahko jih zamašimo z gumijastimi ali plutovinastimi zamaški.
a. co m
Za delo z večjimi količinami snovi so primerne čaše, erlenmajerice in bučke. Razlikujejo se po prostornini, v njih pa lahko snovi tudi segrevamo.
Epruvete
Erlenmajerice
Bučke
Merilne valje ali menzure uporabljamo za merjenje prostornin teko-
ar n
čin. V merilnih valjih snovi ne smemo segrevati.
Za dodajanje tekočin v kapljicah uporabljamo steklene ali plastične kapalke in kapalne stekleničke. Urna stekla lahko uporabljamo za nekatere poskuse, za odlaganje snovi
kn
jig
in za pokrivanje čaš. Na urnih steklih snovi ne smemo segrevati. Za mešanje uporabljamo stekleno palčko, lahko pa tudi drobne lesene palčke.
Bučka s kapalko
Kapalke in urno steklo
Merilni valji
Izparilnica in terilnica s pestilom
Terilnica s pestilom se uporablja za drobljenje snovi. V izparilnici, ki ima tanjše stene, izparevamo tekočine.
Poskuse lahko izvajamo tudi v petrijevkah. Lij ločnik uporabljamo za ločevanje te-
Petrijevka
KEMIJA korekture 2006 2.indd 11
kočin, ki se ne mešajo. Z železnim obročem ga vpnemo v stojalo. Pri pretakanju tekočin si pomagamo z lijem.
Lij in lij ločnik
11
25.6.14 21:36
KAJ JE KEMIJA
Druga oprema Plinski gorilnik uporabljamo skupaj s kovinskim stojalom in zaščitno keramično ploščo za segrevanje snovi. Ker
a. co m
Električni steklokeramični laboratorijski grelnik
je ravnanje s plinom lahko nevarno, v šolskih laboratorijih plinske gorilnike nadomeščajo električni laboratorijski grelniki.
Za vpenjanje steklovine, v kateri izvajamo poskuse, uporabljamo kovinska stojala, prižeme in mufe.
Plinski gorilnik s stojalom in zaščitno keramično ploščo
stojalo
mufa
prižema
ar n
bučka
Pripomočki za vpenjanje steklovine
Osnovne laboratorijske tehnike
jig
Pri delu v laboratoriju tehtamo in merimo prostornino ter uporabljamo nekatere metode za čiščenje in ločevanje zmesi. Vse to imenujemo osnovne laboratorijske tehnike.
kn
Digitalna tehtnica
Pipete Merjenje prostornine tekočin
Maso trdnih snovi in tekočin merimo s tehtnico. Za laboratorijsko delo so primerne tehtnice, katerih največja možna merjena masa je nekaj 100 gramov, saj le redko delamo poskuse z večjimi količinami snovi. Prostornino tekočine določimo tako, da jo prelijemo v merilni valj in na lestvici odčitamo prostornino. Prostornino lahko odmerimo tudi s stekleno ali plastično pipeto. Včasih moramo pri delu v laboratoriju ločiti sestavine raznih zmesi. Pri tem uporabimo metode ločevanja zmesi (filtriranje, kristalizacija, ločevanje z lijem ločnikom, sublimacija, destilacija, kromatografija …).
12
KEMIJA korekture 2006 2.indd 12
25.6.14 21:36
Kemija je eksperimentalna veda
Varno delo v šolskem laboratoriju
a. co m
Kemijske poskuse praviloma izvajamo v posebnem prostoru – kemijskem laboratoriju. V začasen laboratorij lahko spremenimo tudi učilnico. Pri eksperimentalnem delu moramo upoštevati določena pravila – laboratorijski red, ki mora biti napisan pri vstopu v laboratorij.
Tako pri kemijskih poskusih kot v vsakdanjem življenju uporabljamo snovi, ki so lahko vnetljive, strupene, eksplozivne pa tudi rakotvorne. Zato moramo biti pri izvajanju poskusov previdni in primerno zaščiteni. Nositi moramo zaščitna očala in zaščitno obleko. Kadar delamo z jedkimi snovmi, si moramo nadeti tudi zaščitne rokavice.
ar n
Kemikalije, ki jih potrebujemo za izvajanje poskusov, hranimo v posebnih omarah. Reagenčne steklenice in plastenke, v katerih so shranjene originalne kemikalije, so označene z napisi in simboli. Simboli opozarjajo na nevarnost pri delu s takimi snovmi. Razdeljeni so v tri skupine.
Kemijska učilnica
V laboratoriju moramo imeti vedno spete lase, obuti moramo biti v zaprte čevlje in nikoli ne smemo vanj prinesti hrane ali pijače.
Zaščitna očala in rokavice
SIMBOLI ZA OZNAČEVANJE NEVARNIH SNOVI
jig
FIZIKALNE NEVARNOSTI
eksplozivno
vnetljivo
oksidativno
plin pod tlakom
jedko za kožo
preobčutljivost dihal, mutageno, rakotvorno, strupeno za razmnoževanje, specifično strupeno, nevarno pri vdihavanjiu
opozorilo za nevarnosti v blažji obliki, ki jih opisujejo drugi znaki za nevarnost in zdravje
jedko za kovine
kn
NEVARNOSTI ZA ZDRAVJE
strupeno
NEVARNOSTI ZA OKOLJE
nevarno za okolje
13
KEMIJA korekture 2006 2.indd 13
25.6.14 21:36
KAJ JE KEMIJA
Pravila o varnem laboratorijskem delu vključujejo tudi postopke za hranjenje kemikalij. Kemikalije moramo shranjevati tako, da se izo-
Omara za hranjenje kemikalij
Vnetljive tekočine hranimo v posebnih omarah iz nerjavečega jekla, ki so dobro zračene.
Omara za shranjevanje kislin in baz. Kisline morajo biti ločene od baz.
ar n
Za prenašanje in začasno hranjenje kemikalij so primerne fotobanjice, ki so odporne proti delovanju kemikalij.
a. co m
gnemo možnim izlitjem in medsebojnim reakcijam snovi, kar bi lahko imelo nevarne posledice za zdravje in okolje. Hlapne snovi moramo shranjevati ločeno od nehlapnih, kisle snovi pa ločeno od bazičnih. Omare za hranjenje kemikalij morajo biti iz odpornih materialov in dobro prezračevane, tako da v njih ne pride do kopičenja nevarnih, vnetljivih hlapov.
Kemija je eksperimentalna veda, ki temelji na poskusih. Poskuse izvajamo v kemijskem laboratoriju, v katerem moramo upoštevati laboratorijska pravila. Za izvajanje poskusov uporabljamo osnovne laboratorijske pripomočke. Reagenčne steklenice in plastenke, v katerih so shranjene kemikalije, so označene z napisi in simboli, ki opozarjajo na nevarnost pri delu.
jig
•kemijski laboratorij •varno delo
kn
1. Kaj je kemija? 2. Naštej osnovne laboratorijske pripomočke. 3. Kako so označene reagenčne steklenice in zakaj? 4. Kaj pomenijo simboli za označevanje nevarnih snovi?
5. Doma naredi poskus, za katerega ne potrebuješ posebnih laboratorijskih pripomočkov in kemikalij, pa tudi za varnost ti ne bo treba skrbeti. Poskus se imenuje »Plesoče rozine«. Potrebuješ prozoren steklen kozarec (2 dL), radensko ali kakšno drugo neobarvano šumečo pijačo (kokakola ali kokta nista primerni, ker sta obarvani) in rozine. V kozarec nalij 1 dL šumeče pijače in vanjo dodaj 5 do 6 rozin. Opazuj, kaj se dogaja z rozinami. Bi znal razložiti opažanja? Zakaj imenujemo poskus »Plesoče rozine«?
14
KEMIJA korekture 2006 2.indd 14
25.6.14 21:36
KEMIJA JE TESNO POVEZANA Z NAŠIM ŽIVLJENJEM
a. co m
Naše življenje ni nič drugega kot vrsta natančno usklajenih kemijskih sprememb. Vdor škodljivih snovi, virusov ali bakterij v naše telo je motnja, ki lahko povzroči povišano telesno temperaturo, slabo počutje, spremenjeno krvno sliko, nenadzorovano rast tkiv ali pa le navaden prehlad. Kemijske spremembe v živem svetu so tako pomembne, da jih preučuje posebna veja kemije, ki se imenuje biokemija.
ar n
S preučevanjem biokemijskih sprememb sta tesno povezana odkrivanje in razvoj zdravil, ki jih izdeluje farmacevtska industrija. Ta je za Slovenijo zelo pomembna.
jig
Vitamini so ključni za uravnoteženo delovanje našega organizma. Dobimo jih v sadju in zelenjavi, nekatere pa lahko pridobimo tudi umetno.
kn
Razvoj civilizacije je povezan s kemijo. Brez kemije bi verjetno še danes živeli v jamah ali pa v hišah iz nežgane opeke, ki se sesujejo že ob najmanjšem potresu. Cement, jeklo, plastika in drugi sodobni gradbeni materiali so posledica človekovega nenehnega iskanja novega in boljšega.
Sodobne zgradbe so iz posebnih gradbenih materialov, na primer betona, ki je ojačan z jekleno konstrukcijo. Takšne zgradbe so potresno varnejše.
Obzidje starodavnega mesta Bam v Iranu je decembra 2003 porušil potres. Gradbeni material tega mesta je bila opeka iz gline in slame, sušena na zraku.
15
KEMIJA korekture 2006 2.indd 15
25.6.14 21:36
KAJ JE KEMIJA
Kemija razvija metode za določanje zgradbe molekul. Pri tem sodeluje s fiziko, kibernetiko, informatiko, matematiko in računalništvom.
a. co m
Kemija ima na voljo tehnike, ki ji omogočajo spremljanje poteka kemijskih sprememb v izredno kratkih časovnih enotah – nanosekundah. Nanosekunda je tisočinka milijoninke sekunde. Ti izredno hitri procesi so za naše življenje še kako pomembni. Taki procesi so na primer fotosinteza, razgradnja stratosferskega ozona, gorenje.
Kemija je omogočila tudi mnoge modne muhe na področju oblačenja, ličenja in zabave. Dala nam je nove vrste tekstilnih vlaken, močne odtenke barv za lase, ličila in zanimive modne dodatke. Navsezadnje sta tudi naša zabava in prosti čas povezana s kemijo. Materiali, iz katerih so zgoščenke, računalniki, prenosni telefoni in športna oprema, so iz novih, kemijsko pridobljenih materialov.
ar n
Kemijo in kemijsko industrijo pogosto obtožujejo za težave v okolju, ki postaja vse bolj nezdravo in onesnaženo. Do slabšanja našega življenjskega okolja prihaja zaradi neodgovornega odnosa do njega, kar je povezano z neomejenimi željami po materialnih dobrinah. Premalo smo se pripravljeni kakšni dobrini odpovedati, pa tudi če bi to koristilo našemu zdravju in okolju. Vsi, tudi vi, nosimo pri varovanju okolja svoj del odgovornosti. Vedeti moramo, da za večino okoljskih težav že poznamo tehnološke rešitve, ki temeljijo na poznavanju kemije. Tako nam tudi pri reševanju okoljskih težav pomaga kemija.
jig
Med okolju zelo nevarne kemijske spojine spadajo transformatorska olja na osnovi halogeniranih spojin ogljika in vodika. Te nevarne spojine lahko s posebno tehnologijo spremenimo v nenevarne ogljikovodike in sol, natrijev klorid.
•kemija
kn
•kemijska industrija
Kemija je temeljna naravoslovna veda, ki je tesno povezana z drugimi vedami. Preučuje zgradbo snovi in spreminjanje snovi. Prispeva k spoznavanju temeljnih naravnih zakonitosti in odkriva načine pridobivanja novih snovi.
1. En teden opazuj, kateri odpadki se kopičijo v vašem domu. Premisli, kako bi zmanjšal količino odpadkov ali jih koristno uporabil. 2. Ugotovi, koliko gospodinjskih odpadkov, koliko papirja in plastike se nabere pri vas doma v enem mesecu. Ali bi lahko količino odpadkov zmanjšali in kako? 3. Na čistilih, ki jih uporabljate doma, si na embalaži dobro oglej oznake in sestavo čistila. Pripravi tabelo čistil in njihovih lastnosti.
16
KEMIJA korekture 2006 2.indd 16
25.6.14 21:36