Jsme dědici alchymistů
Chemie je přírodní věda, která se zabývá složením i vlastnostmi látek a chemických látek. Chemický děj probíhá při přeměně výchozích látek v jiné látky.
Pravěk a chemie
Historie využívání chemických dějů ku prospěchu člověka sahá až do pravěku. Jde především o oheň, využívaný k ohřání, přípravě jídla, k získávání kovů z rud, k výrobě hliněných nádob a skla. Oheň byl dokonce zbožňování, protože byl životodárný.
Záhadná alchymie
V období 4. až 17. století se rozvíjela alchymie. Alchymisté byli často považováni za podvodníky, protože chtěli vyrobit zlato nebo nápoje nesmrtelnosti z bezcenných látek. Mezi alchymisty byli ale i tací, kteří pro své pokusy neváhali využít veškerý svůj majetek. Alchymie přinesla řadu užitečných postupů pro čištění látek, výrobu kovů, získávání barviv, léčiv a laboratorních pomůcek. Na jejím základě vznikla i dnešní chemie.
Látky a tělesa
Chemie je přírodní věda a pojednává o tom, co nás obklopuje. Předměty lze nazýva fyzikálními tělesy – například sešit, kniha, Slunce, Země, planety, hvězdy. Tělesa se liší vlastnostmi – skupenstvím, barvou, tvarem, objemem, teplotou.
V chemii nás zajímá, z čeho jsou tělesa složená. Tělesa jsou složená z různých látek. Látky tvoří tělesa různých tvarů a velikostí.
Fyzikální tělesa jsou předměty, které nás obklopují. Látky tvoří tělesa, které mají různé vlastnosti.
Vlastnosti látek a lidské smysly
Pozorování látek provádíme očima (skupenství, barvu, lesk, tvar), nosem (vůni a zápach), jazykem (chuť, teplota), rukama (teplota, vodivost tepla, hrubost povrchu, pružnost), ušima (zvukovou vodivost).
Pozorováním lze odlišit látky na základě jejich vůně či zápachu. Výpary neznámých látek nikdy nevdechujeme. Neznámé látky neochutnáváme. Vždy dbáme varování výstražných značek na různých výrobcích. Při práci v laboratořích je třeba dodržovat laboratotní řád.
Měření teploty varu
Širokou zkumavku se 3 cm3 ethanolu (lihu na pálení) uzavřeme zátkou, ve které je upevněn teploměr a skleněná trubice. Zkumavku umístíme do kádinky s vodou. Kádinku zahříváme, až ethanol začne vřít. Zaznamenáme naměřenou teplotu par a porovnáme s údaji o teplotě varu ethanolu v tabulkách (78 °C). Jestliže se kapalina vypařuje v celém svém objemu a nikoliv jen na povrchu, je dosažena teplota varu.
Teplota varu a teplota tání patří mezi základní vlastnosti látek. Jejich změřením můžeme jednotlivé látky odlišovat a zjišťovat, o jakou látku jde.
Látky a směsi kolem nás
Živá a neživá příroda, která nás obklopuje, je složena z různých látek. Tyto látky mohou být složité (vzduch, žula), nebo jednoduché (zinek, síra). Složité látky, které se skládají z oddělitelných jednodušších látek, se nazývají směsi. Směsi lze také připravit – například směs vody, cementu a písku tvoří beton pro stavební účely. Směsi vznikají i při přípravě jídla.
Oddělování kapalných a pevných složek směsí v laboratoři se provádí filtrací.
Většina látek jsou směsi
Směsi jsou látky, ze kterých můžeme oddělit jednodušší látky. Složky směsi jsou látky, které můžeme ze směsi oddělit. Různorodá směs obsahuje složky, které můžeme rozeznat okem nebo pod mikroskopem. Stejnorodá směs obsahuje složky, které nemůžeme rozlišit ani pod mikroskopem.
Příklady různorodých směsí:
pěna – různorodá směs plynné látky rozptýlené v kapalné látce (vzduch, voda a saponát)
emulze – různorodá směs dvou kapalných látek, kdy jedna kapalná látka je rozptýlena v druhé kapalné látce (olej a voda)
suspenze – různorodá směs pevné látky a kapaliny (voda a křída)
Roztoky a matematika
Stejnorodé směsi se také nazývají roztoky. Roztok je směs složená z rozpouštědla a jedné nebo více rozpuštěných látek. Roztoky mohou být plynné (vzduch), kapalné (minerální nebo mořská voda) a pevné (různěbarevná skla).
Jedno procento 1 % je jedna setina celku (1/100). Označení 8 % na láhvi octa znamená, že tento roztok obsahuje 8/100 kyseliny octové. Ocet o hmotnosti 100 g obsahuje z celkové hmotnosti 8/100, tj. 8 g kyseliny octové.
Hmotností zlomek látky rozpuštěné v roztoku vypočítáme podle vztahu:
w (s) = m (s) / m
w (s) je hmotností zlomek látky (složky) rozpuštěné v roztoku
m (s) je hmotnost látky (složky) rozpuštěné v roztoku
m je hmotnost roztoku
Příklad
Do hrnku s 200 g roztoku čaje nasypeme 5 g cukru. Vypočítejte hmotnostní zlomek cukru v čaji, tedy kolik procent cukru roztok obsahuje.
m (s) = 5 g
m = 5 g + 200 g = 205 g
w (s) = m (s) / m = 5 g / 205 g = 0,024
Hmotností zlomek cukru v roztoku čaje je 0,024 neboli 2,4 %. Roztok čaje obsahuje 2,4 % cukru.
Řešení příkladu trojčlenkou:
hmotnost roztoku = 200 g čaje + 5 g cukru = 205 g roztoku
200 g roztoku …......................................... 100 %
5 g cukru …................................................ x %
---------------------------------------------------------------------
x/100 = 5/205
x = 5 / 205 . 100 = 2,4
Jak oddělujeme složky od směsi
Složky ze směsí můžeme oddělovat na základě jejich rozdílných vlastností:
usazování a odstředění – oddělujeme ze směsí látky různé hustoty
filtrace – používáme k oddělování pevných složek z různorodých kapalných a plynných směsí podle velikosti částic
krystalizace – oddělujeme rozpuštěné látky, které krystalizují z roztoků
destilace – oddělujeme látky o různé teplotě varu.
Odpařování a sušení – odpařování kapalin, zejména vody, se urychluje zahříváním nebo proudem vzduchu. Příkladem je například sušení vlasů fénem, sušení hroznového vína, ovoce či hub na slunci.
Destilace s vodní párou se využívá skutečnosti, že některé látky, nerozpustné ve vodě, destilují ve směsi s vodní párou. Takto se mohou z přírodních materiálů oddělovat vonné silici (růžový olej z plátků květů růží). Proto také při vaření v otevřené nádobě voní po místnosti látky uvolněné vodní párou z kmínu, majoránky více než ze samotného koření.
Přečištění jódu sublimací – znečištěný jód se pozvolna zahřívá v kádince, ve které je postavena baňka se studenou vodou. Pozorujeme, že pevný jod se při zahřívání přímo přeměňuje v plynné páry – sublimuje. Páry po ochlazení na dně baňky vytvářejí krystaly čistého jodu. Nečistoty, které nesublimují, zůstaly na dně kádinky.
Oddělování ethanolu od vody destilací – v baňce destilačního přístroje zahříváme směs vody a ethanolu (lihu na pálení). Teplota par směsi se postupně zvětšuje a po určité době se začíná do kádinky odkapávat z chladiče kapalná látka – destilát. Destilát na rozdíl od vody hoří, což je důkaz oddělení hořlavého ethanolu ze směsi.
Komentáře
Okomentovat