Transcript Ska*y i minera*y

Skały i minerały
Opracowane na podstawie książki do 1
klasy na poziomie podstawowym Nowej
ery
„To jest chemia”
Skorupę ziemską tworzą minerały i skały.
Minerały – pierwiastki chemiczne w stanie wolnym oraz związki chemiczne,
które powstały w przyrodzie bez udziału człowieka: S, Au, Ag, Pt, SiO2-kwarc,
CaSO4-anhydryt, NaCl – halit, Al2O3 – korund.
Skały – powstają w wyniku procesów geologicznych i są naturalnymi
skupiskami minerałów: wapienne, gipsowe, krzemionka.
Skały wapienne
Wapń – jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie
ziemskiej.
Jego podstawowym minerałem budującym skały wapienne jest kalcyt – węglan
wapnia.
Rodzaje skał wapiennych i ich zastosowanie
Do skał wapiennych zalicza się: wapień, kredę – skały osadowe powstałe na
dnie mórz i oceanów i marmur – skała metamorficzna (przeobrażona),
utworzona z wapieni na które przez wiele milionów lat działały wysokie
ciśnienia i temperatury.
Wapień CaCO3 – biała skała lub beżowa. Zastosowanie - w budownictwie,
do produkcji szkła oraz jako nawóz w rolnictwie.
Kreda do 70% CaCO3 – skała biała lub szara. Zastosowanie – do wyrobu
kredy do pisania, białych farb, past do zębów i kitów.
Marmur CaCO3 - skała o budowie krystalicznej, twarda, barwa biała, szara,
różowa lub zielonkawa. Zastosowanie – materiał budowlany i rzeźbiarski.
Skały gipsowe
Wapń jest też składnikiem skał gipsowych: anhydrytu i gipsu. Podstawowy
związek chemiczny wchodzący w ich skład to siarczan (VI) wapnia.
Skały gipsowe są skałami miękkimi.
Anhydryt CaSO4 – substancja krystaliczna o barwie niebieskoszarej. Łatwo
wchłania wodę co powoduje zwiększenie jej objętości nawet o 60%. Może
pękać i się rozwarstwiać. Zastosowanie – budownictwo, jubilerstwo i
przemysł cementowy.
Gips CaSO4·2H2O – substancja półprzepuszczalna o drobnych kryształach,
plastyczna i miękka. Słabo rozpuszcza się w wodzie, dobrze w gorącej.
Zastosowanie – budownictwo.
Hydraty
Gips to sól uwodniona, czyli hydrat. Cząsteczki wody w hydratach są
związane bezpośrednio z jonem metalu albo występują w sieci krystalicznej.
Wzór sumaryczny CaSO4 · 2H2O
Nazwa systematyczna siarczan (VI) wapnia – woda (1/2)
Prażenie hydratów, czyli ogrzewanie ich w wysokiej temperaturze,
umożliwia usunięcie związanej w nich wody. Prażony gips stosuje się w
bandażach gipsowych.
Chlorek kobaltu (II)-woda(1/6) przed ogrzaniem ma czerwoną barwę, a po
ogrzaniu zmienia kolor na granatowy. Na ściankach probówkach skrapla się
ciecz.
Bezwodne sole są higroskopijne.
Krzemionka
Krzem zajmuje drugie miejsce pod względem rozpowszechnienia w
skorupie ziemskiej. Nie występuje w stanie wolnym, lecz zwykle w postaci
SiO2 – krzemionka. Najczęściej spotykany minerał, którego składnikiem
jest tlenek krzemu (IV) to kwarc, wchodzący w skład skał, np. piasku.
SiO2- substancja stała o budowie krystalicznej, bezbarwny, twardy, mało
reaktywny, nie rozkłada się pod wpływem wysokiej temperatury nie reaguje
z wodą ani z kwasami – wyjątek HF w którym SiO2 roztwarza się.
Odmiany kwarcu (wszystkie to SiO2): ametyst,
agat,
tygrysie oko
, kryształ górski.
Przeróbka wapieni, gipsu i kwarcu
Wapno palone CaO – biały, krystaliczny proszek, higroskopijny. Stosowany do
osuszania niektórych cieczy i gazów. W budownictwie do produkcji wapna gaszonego.
Najprostszym sposobem przeróbki skał wapiennych jest ich prażenie.
Termiczny rozkład wapieni w piecach zwanych wapiennikami.
T
CaCO3 → CaO + CO2↑
Wapno gaszone Ca(OH)2 – otrzymuje się w reakcji egzotermicznej
CaO + H2O → Ca(OH)2
Zaprawa wapienna to mieszanina wapna gaszonego, piasku i wody. Stosowana w
budownictwie jako spoiwo do łączenia cegieł oraz do sporządzania tynków. Jest
plastyczna a po wyschnięciu twardnieje.
Proces twardnienia zaprawy wapiennej zachodzi pod wpływem CO2 zawartego w
powietrzu.
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O
Gips palony – wykorzystuje się do sporządzania zaprawy gipsowej.
W wyniku prażenia gipsu w temperaturze 190-200° uzyskuje się gips palony.
T
2 (CaSO4 · 2 H2O)
→
(2 CaSO4 · H2O) + 3 H2O
gips
gips palony
siarczan (VI) wapnia-woda(1/2)
siarczan (VI) wapnia-woda(2/1)
Zaprawa gipsowa – materiał wiążący. Mieszanina gipsu palonego i wody.
Zastosowanie- wykonywanie odlewów i wyrobów ceramiki, w budownictwie
do wyrównywania ścian, w medycynie do przygotowywania opatrunków
usztywniających złamane kończyny.
Proces twardnienia zaprawy gipsowej zachodzi szybko. Wydziela się ciepło.
(2 CaSO4 · H2O) + 3 H2O → 2 (CaSO4 · 2 H2O)
gips palony
gips
Szkło
Szkło to mieszanina składająca się głównie z krzemionki, czyli tlenku krzemu (IV).
Jest substancją bezpostaciową czyli ma nieuporządkowaną strukturę wewnętrzną.
Dlatego szkło nie ma ściśle określonej temperatury topnienia. Można jedynie określić
zakres temperatur, w jakich szkło mięknie.
Etapy produkcji szkła:
Mieszaninę SiO2, CaCO3 i Na2CO3 ogrzewa się w piecu do temperatury 1200-1400°C.
Powstałe z rozkładu węglanów tlenki metali reagują z tlenkiem krzemu (IV), w czego
wyniku tworzy się mieszanina krzemianów Na2SiO3 i CaSiO3.
Gorącą masę szklaną ochładza się do temperatury 1000°C i formuje, np. przez
wydmuchiwanie.
Właściwości gleby i jej ochrona
Gleba powstaje ze skał w wyniku procesów wietrzenia, czyli długotrwałego
działania: wody, powietrza, zmiennej temperatury, mikroorganizmów.
Gleba ma silne właściwości sorpcyjne, czyli wchłania i zatrzymuje m.in. wodę,
cząsteczki oraz jony. Pochłonięte przez glebę substancje odżywcze i mineralne
umożliwiają odżywianie roślin przez system korzeniowy.
Niedobór składników odżywczych w glebie uzupełnia się stosując nawozy
naturalne lub sztuczne.
Naturalne – to związki chemiczne występujące w przyrodzie np. CaCO3, popioły
drzewne, kompost.
Sztuczne – wytworzone przez człowieka fosforowe, azotowe, potasowe.
Czynniki, które powodują degradację gleby (obniżenie jej jakości) to: tworzywa
sztuczne, metale, ścieki, szkodliwe substancje wydostające się z kominów, spaliny.
Zniszczone gleby można przywrócić do stanu użytkowego w procesie zwanym
rekultywacją.
Odmiany alotropowe
Zjawisko występowania pierwiastka chemicznego w kilku odmianach różniących
się właściwościami fizycznymi oraz chemicznymi to alotropia.
Odmiany pierwiastka chemicznego różniące się budową wewnętrzną, a więc też
właściwościami fizycznymi i chemicznymi, są nazywane odmianami
alotropowymi.
Zjawisko alotropii dotyczy węgla, fosforu, siarki, cyny, żelaza czy tlenu.
TLEN występujący naturalnie w formie tlenu atmosferycznego, ozonu
WĘGIEL występujący w formie diamentu, grafitu, fulerenu, grafenu, nanorurek
FOSFOR występujący w formie fosforu czerwonego, białego, fioletowego i
czarnego
SIARKA występująca w formie romboidalnej, jednoskośnej i polimerycznej.
ŻELAZO o sieci regularnej przestrzennie centrowanej (α i δ) oraz regularnej
ściennie centrowanej (γ).
Tlen cząsteczkowy O2 - gaz bezbarwny, bezwonny, bez smaku, skroplony jest
niebieskawą cieczą, zestalony tworzy niebieskie kryształy, słabo rozpuszcza się w
wodzie.
Ozon O3 – gaz o orzeźwiającej woni, barwy niebieskiej, skroplony przechodzi w
ciemnoniebieską ciecz, zestalony tworzy czarnofioletowe kryształy, znacznie
lepiej rozpuszcza się w wodzie niż O2, cząsteczka jest polarna, Nazywany
również aktywnym tlenem,
Jest bardzo silnym sterylizatorem znanym człowiekowi.
Niszczy bakterie, wirusy.
Usuwa nieprzyjemne zapachy.
W środowisku naturalnym ozon występuje głównie jako skutek wyładowań
atmosferycznych(błyskawice), które występują w trakcie burz ( char. Świeży
zapach ).
Ozon powstaje także w wodospadach.
- niebieski gaz
- Ma większą gęstość od powietrza
- Jest gazem niepalnym
- Jest silnym utleniaczem
Fosfor występuje w kilku odmianach m.in. fosfor biały i fosfor czerwony.
Fosfor biały jest białą, lepką bardzo trującą substancją. Przechowuje się ją w
wodzie, gdyż na powietrzu się utlenia.
Fosfor czerwony to nietoksyczny, ciemnoczerwony proszek, mniej aktywny
chemicznie niż fosfor biały.
Substancje lecznicze to pierwiastki lub związki chemiczne, które modyfikują
czynności organizmu, tak aby zapobiec chorobie lub ją wyleczyć. Niszczą też
mikroorganizmy (wirusy, bakterie, grzyby), wywołujące choroby.
Leki są mieszaninami substancji leczniczej i substancji pomocniczych (nadających
smak, barwę).
Leki neutralizujące nadmiar kwasów żołądkowych działają na zasadzie zobojętniania
nadmiaru kwasów.
HCl + NaHCO3→NaCl+H2O + CO2
Leki na dolegliwości żołądkowe
Węgiel leczniczy – węgiel aktywny. Ma silne właściwości adsorpcyjne, dzięki
którym pochłania substancje szkodliwe, będące przyczyną zatruć i dolegliwości
żołądkowych.
Leki przeciwbólowe i przeciwgorączkowe
Kwas acetylosalicylowy – aspiryna, hamuje powstawanie związków chemicznych,
które biorą udział w przekazywaniu bólu oraz powstawaniu gorączki. Działa też
przeciwzakrzepowo-ogranicza sklejanie się płytek krwi, czyli krzepnięciu. Zmniejsza
ryzyko zawału serca i udaru mózgu.
O sposobie działania danej substancji chemicznej na organizm człowieka
decydują:
dawka, struktura chemiczna, stopień rozdrobnienia, rozpuszczalność w wodzie,
droga przenikania do organizmu.
Dawka to ilość substancji wprowadzonej do organizmu, wyrażona np. w mg/kg
masy ciała. Decyduje o tym, czy substancja będzie lekiem, czy trucizną.
Dawka minimalna- ilość substancji wywołująca pierwsze dostrzegalne zmiany w
organizmie.
Dawka lecznicza - ilość substancji powodująca działanie lecznicze (dawka leku).
Dawka toksyczna - ilość substancji wywołująca wyraźne zatrucie organizmu.
Dawka śmiertelna LD50 – ilość substancji powodująca śmierć 50% zwierząt
doświadczalnych. Im mniejsza wartość LD50 tym silniejsza trucizna. Np. NaCl
3000, nikotyna 50, arszenik (tlenek arsenu (III)) 14,6.