Dane INFORMACYJNE

2. Dane INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: Zespół Szkół z Oddziałami Integracyjnymi w Kielnie • ID grupy: 96/96_MP _G1 • Opiekun: Małgorzata Ługin • Kompetencja: matematyczno - przyrodnicza • Temat projektowy: Ten co mieszka w 14 grupie i w 2 okresie • Semestr/rok szkolny: 5/2011/2012 Skład grupy: Bichowski Patryk  Boike Justyna  Bojk Anna  Czerniawska Karolina  Hallmann Katarzyna  Łaga Beata  Miotk Agnieszka  Oczk Michał  Oczk Jakub  Peliksze Dominika

3. TEN CO MIESZKA W 14 GRUPIE I 2 OKRESIE WĘGIEL

4. Informacje o atmie węgla z Układu Okresowego Pierwiastków. IV grupa główna = 4 elektrony na ostatniej powłoce C 2okres = 2 powłoki elektronowe 6 12 elektronów krąży na dwóch powłokach protonów siedzi w jądrze atomu u to średnia masa izotopów węgla

5. Model atomu węgla 13 C IV symbol elektronowy węgla ukazuje 4 elektrony walencyjne C 13 2e 4 ew 2 - 6 - C 6 p(+) 7n(0) - - - - - - - - 13 – 6 = 7 K2 L4 VIII – IV = IV + IV IV 2 2 4 6 6 7 13 u – IV + II

6. WĘGIEL Znanych jest kilka odmian alotropowych węgla, z czego najbardziej znane to grafit oraz diament. Właściwości fizyczne węgla zależą od odmiany w jakiej występuje. Na przykład diament jest przezroczysty, natomiast grafit jest nieprzezroczysty i czarny. Diament jest jednym z najtwardszych materiałów na ziemi, podczas gdy grafitem można narysować kreskę na papierze. Aby utwardzić grafit, przy produkcji ołówków dodaje się aluminium. Grafit przewodzi prąd, a diament jest słabym przewodnikiem elektrycznym. Wszystkie odmiany alotropowe węgla są w warunkach normalnych ciałami stałymi. Innymi odmianami alotropowymi węgla są fulereny. Wszystkie formy występowania węgla są bardzo stabilnei wymagają wysokiej temperatury, żeby przereagować nawet z tlenem. Największe ilości nieorganicznego węgla występują w postaci skał wapiennych, dolomitów oraz dwutlenku węgla, natomiast znaczne ilości węgla organicznego znajdują się w paliwach kopalnych. Węgiel tworzy więcej związków niż wszystkie inne pierwiastki chemiczne. Liczba organicznych związków węgla zarejestrowanych w 2008 r. wynosiła 10 853 341. Węgiel znajduje się na czwartym miejscu najczęściej występujących pierwiastków we wszechświecie, po wodorze, helu i tlenie. Jest obecny we wszystkich organizmach żywych,a w ludzkim ciele jest go około 18,5% . Ta ilość w połączeniu z różnorodnością i stabilnościązwiązków organicznych stawia węgiel jako chemiczną podstawę życia.

7. IZOTOPY WĘGLA • Istnieją trzy naturalnie występujące izotopy węgla, 12C oraz 13Csą stabilne, natomiast • izotop14Cjest promieniotwórczy o czasie połowicznego rozpadu równym około 5700 lat. 2e 4 ew 2e 4 ew - - 6 p(+) 8n(0) - 6 p(+) 6n(0) - - - - - - - - - model atomu węgla 12 C model atomu węgla 14 C Podstawą metody tzw. zegara archeologicznegojest założenie, że zawartość węgla 14C w organizmach jest taka sama, jak w atmosferze, gdyż żyjący organizm pobiera związki węgla z otoczenia. Od chwili śmierci organizmu już nie przybywa węgla 14C , tylko go ubywa na skutek naturalnego rozpadu promieniotwórczego. Ze względu na okres połowicznego rozpadu 14C metoda ta nie może być stosowana do materiałów starszych niż 50 tys. lat. Ponadto w ostatnim stuleciu skład izotopowy węgla w atmosferze zaczął się zmieniać wskutek nadmiernej emisji spalin i próbnych wybuchów nuklearnych. W związku z tym metoda ta staje się obarczona coraz większym błędem.

8. Jak powiązane są atomy węgla w odmianach alotropowych tego pierwiastka grafit D I A M E N T fulleren

9. FOTOSYNTEZA to źródło TLENU w ATMOSFERZE i proces umożliwiający obieg węgla w przyrodzie 6 6 6 CO2 + H2O C6H12O6 + O2 substraty produkty oddychanie wewnątrzkomórkowe 6 6 6 C6H12O6+ O2  CO2 + H2O + Esubstraty produkty C6H12O6  CO2 + kwas mlekowy + Eglukoza produkty oddychanie beztlenowe w mięśniach fermentacja alkoholowa = oddychanie beztlenowe drożdży 2 2 C6H12O6  CO2 + C2H6O+ Eglukoza produkty

10. OBIEG WĘGLA W PRZYRODZIE dwutlenek węgla w atmosferze FOTOSYNTEZA ODDYCHANIE GNICIE FERMENTACJA ODDYCHANIE martwe organizmy SPALANIE węgiel zawarty w roślinach ŚMIERĆ ZJADANIE węgiel zawarty w zwierzętach paliwa kopalne wybuchy wulkanów Źródła CO2

11. Spalanie paliw węglowych uwalnia do atmosfery duże ilości gazu cieplarnianego co ma duży wpływ na obieg węgla w przyrodzie. Paliwa, dzielimy na: paliwa naturalne: węgiel kamienny, brunatny, torf, biomasa (drewno), ropa naftowa, gaz ziemny, biogaz paliwa sztuczne: wytwarzane przy przeróbce paliw naturalnych (koks, olej opałowy, olej napędowy, benzyna, gaz drzewny, gaz świetlny, LPG).

12. węgiel kamienny Węgiel kamienny jest to skała osadowa pochodzenia roślinnego, zawierająca 75-97% czystego węgla, powstał głównie w karbonie (era paleozoiczna) ze szczątków roślinnych, które bez dostępu tlenu uległy zwęgleniu. Ma czarną barwę, matowy połysk, czarną rysę. W ostatnich czasach, węgiel jest wykorzystywany głównie do wytwarzania energii elektrycznej. Jest to niezawodne źródło energii o stosunkowo niskim koszcie wytwarzania. W wielu państwach w tym także w Stanach Zjednoczonych około 50% energii elektrycznej jest wytwarzana z węgla. Oprócz energii elektrycznej, węgiel jest wykorzystywany przez wiele zakładów produkcyjnych i przemysłu do produkcji papieru, chemikaliów, stali, wyrobów z metalu, tworzyw sztucznych, ceramiki, nawozów oraz smoły węglowej. Stosowany jest jako źródło ciepła do produkcji cegieł i cementu. Gazy, które są uzyskiwane przez spalanie węgla są wykorzystywane w celu uzupełnienia gazu ziemnego. Węgiel jest również wykorzystywany do produkcji koksu, który z kolei jest wykorzystywany przede wszystkim w przemyśle stalowym i wysokości paliw węglowych do obróbki metali.

13. Źródła energii odnawialnej • promieniowanie słoneczne (energia słoneczna), • energia rozszczepienia pierwiastków promieniotwórczych, • energia wiatru (energia wiatrowa), • energia spadku wód (energia wodna), • biomasa (energia spalania roślin), • energia geotermalna (energia gorących wód głębinowych), • energia przypływów i odpływów mórz oraz różnicy temperatury wody powierzchniowej i głębinowej. Wszystkie wyżej wymienione źródła energii charakteryzują się brakiem emisji gazów cieplarnianych i zanieczyszczeń do środowiska naturalnego. Pomimo, iż w następnych latach będzie zauważalny rozwój nowych źródeł energii, pozycja paliw kopalnych w globalnym bilansie zużycia energii wydaje się być nie zagrożona przez najbliższe dziesięciolecia.

14. Energia Wiatru Energia wiatru - energia kinetyczna przemieszczających się mas powietrza, zaliczana do odnawialnych źródeł energii. Jest przekształcana w energię elektryczną za pomocą turbin wiatrowych.

15. Energia Słoneczna Do odbioru i gromadzenia energii słonecznej budowane są kolektory słoneczne, które wyłapują promienie słoneczne i przetwarzają je na ciepło Kolektory słoneczne montowane są zwykle w najbardziej nasłonecznionych miejscach takich jak dachy budynków czy jak mniejsze kolektory na wysokich słupach. Dzięki pozyskanej w ten sposób energii można podgrzać wodę, ogrzać wnętrze budynku mieszkalnego, chłodzić wnętrze, czy użyć tej energii w procesie technologicznym przemysłu.

16. Energia Wodna Z energii wodnej wytwarzanej głównie przez elektrownie wodne można uzyskać energię elektryczną, czyli prąd najczęściej dla przemysłu. Również dzięki wodzie możliwe jest napędzanie przez turbinę wodną urządzeń do pracy.

17. DESTYLACJA ropy naftowej Fizyczny proces destylacji wykorzystując różnice w temperaturach wrzenia pozwala oddzielić od siebie składniki mieszaniny. Destylacja ropy naftowej odbywa się w kolumnie. Na poszczególnych półkach kolumny panują różne temperatury. Z każdej półki przez wyloty wydobywają się różne frakcje ropy naftowej.

18. PIROLIZA WĘGLA KAMIENNEGO Zwana suchą destylacją węgla polega na prażeniu węgla bez dostępu powietrza • W wyniku pirogenizacji węgla otrzymuje się : • koks • smołę • wodę pogazową (zawiera wodę i amoniak) • gaz koksowniczy

19. NAJWAŻNIEJSZE NIEORGANICZNE ZWIĄZKI WĘGLA CO2 dwutlenek węgla gaz cieplarniany Na2CO3 węglan sodu soda do zmiękczania wody, produkcji szkła i pieczenia ciast H2CO3 kwas węglowy w wodzie gazowanej i kwaśnym deszczu CO czad blokuje hemoglobinę i powoduje zaczadzenia CaCO3 węglan wapnia w wapieniach, muszlach, kredzie i skorupkach jaj

20. ORGANICZNE ZWIĄZKI WĘGLA metan (w kopalniach) oktan (w benzynie) propan, butan (w butlach gazowych) PCV, PE, teflon witamina A banany wydzielają eten etyn czyli acetylen do spawania tetrachlorometan (CCl4), bezbarwna, niepalna ciecz, która rozpuszcza wiele substancji organicznych, np. żywice, bituminy, kauczuk metanowy (mrówkowy) etanowy (octowy) butanowy (masłowy) stearynowy palmitynowy substancje zapachowe w kwiatach i owocach oraz dynamit metanol etanol glikol glicerol amfetamina jednocukry (glukoza, fruktoza) dwucukry (sacharoza, laktoza) wielocukry (skrobia, celuloza) nasycone i nienasycone roślinne i zwierzęce endogenne egzogenne roślinne i zwierzęce

21. GRUPY ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH O CXH2X+1 – C – OH WĘGLOWODORY ALKOHOLE nasycone nienasycone monohydroksylowe ALKANY ALKENY ALKINY CXH2X+1 –O –H CXH2X CXH2X – 2 CXH2X+2 Polihydroksylowe alkohole to GLIKOL (2 grupy OH) GLICEROL (3 grupy OH) KWASY organiczne MYDŁA to sole potasowe lub sodowe wyższych kwasów tłuszczowych nasycone ALKOHOLANY CXH2X+1 –O – Met.akt.

22. GRUPY ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH O CXH2X+1 – C – O – CXH2X+1 O H2 N – CH2 – C – OH ESTRY AMINY CXH2X+1 – NH2 np. metyloamina np. metanian etylu (mrówczan etylu) AMINOKWASY CUKRY TŁUSZCZE BIAŁKA Zawierają w cząsteczce: węgiel wodór tlen znajdują się w organizmach roślinnych BIOPOLIMERY zbudowane z wielu reszt aminokwasowych połączonych wiązaniami peptydowymi znajdują się w ciałach zwierząt TŁUSZCZE to estry GLICEROLU i wyższych kwasów tłuszczowych np. glicyna alanina

23. Udziały % węgla w węglowodorach w zależności od ilości węgli w cząsteczce Udziały % wodoru w węglowodorach w zależności od ilości węgli w cząsteczce % węgla % wodoru Ilość węgli Udziały % węgla i wodoru w alkenach nie zmieniają się wraz z rosnącą liczbą węgli

24. 1węgiel w cząsteczce ma 2 węgle w cząsteczce ma ETAN METAN H H H CH4 I –C– I I –C– I I –C– I H H H H H H H CH3 – – CH3 • jest gazem cieplarnianym • jest produktem destylacji ropy naftowej • wybucha w kopalniach • wydziela się na torfowiskach i z pól ryżowych • wypełnia przewód pokarmowy przeżuwaczy • jest produktem rozkładu materii organicznej C2H6 • jest produktem destylacji ropy naftowej wszystkie węglowodory są palne

25. Alkan H H H I II PROPAN H –C–C–C– H C3H8 I II H H H CXH2X + 2 CH3 – CH2 – CH3 • jest produktem destylacji ropy naftowej • wypełnia butle i zbiorniki gazowe (wraz z butanem)

26. ma 4 węgle w cząsteczce H H H H I –C– I I –C– I I –C– I I –C– I BUTAN H H C4H10 H H H H CH3 – – CH2 – CH2 – CH3 • jest produktem destylacji ropy naftowej • wypełnia butle i zbiorniki gazowe (wraz z propanem)

27. Oktan to najlepszy alkan w benzynie H H H H H H H I –C– I I C– I I C– I I C– I I C– I I C– I I C– I C8H18 H H H H H H H H H kolejne węglowodory różniące się o – CH2 – tworzą szereg HOMOLOGICZNY CH3– CH2 –CH2–CH2 –CH2–CH2–CH2 – CH3 Szeregi HOMOLOGICZNE węglowodorów zawierają w nazwach związków przedrostki: 6C – HEKS… 5C – PENT… 7C – HEPT… 4C – BUT… 8C – OKT… 3C – PROP… oraz odpowiednią końcówkę: AN , EN , YN 9C – NON… 2C – ET… 10C – DEK… 1C – MET…

28. – CH2 5 węgli w cząsteczce ma CH3 – – CH2 – CH2 – CH3 H H H H H C5H12 I –C– I I –C– I I –C– I I –C– I I –C– I PENTAN H H H H H H H z 5 węgli można zbudować inną strukturę C– C– C– C H3 H H2 H3 I C H3 2 – metylo butan

29. z 5 węgli można zbudować kolejną strukturę C5H12 I –C– I I –C– I I –C– I CH3 C H I C I I –C– I CH3 – –CH3 H H H H CH3 H H 2,2 – dwumetylo propan H H H H H

30. IZOMERYtozwiązki organiczne, które mają ten sam wzór sumaryczny, lecz różnią się wzorem kreskowym – – –C–C–C– C– H –C–C–C– C– H H H but – 2 – en but – 1 – en C–C C– C H2 H2 C I – H3 C–C–C C H3 H2 H – – – – – – – – – – – – I I I I H H H H H H H H H H H H H2 H2 C C H3 H2 H2 I cyklo butan – metylocyklo propan 2 – metylo propen C np. wzór C4H8pasuje do następujących struktur związków organicznych: alkenów i cykloalkanów

31. H2 CH3 I H2 H2 H H2 – C C – I I H2 H C2H5 I – C C I Cl CH3 C C7H14 I I C6H9Cl C C 1-metylo, 3- etylocyklobutan 1-chloro, 2- metylocyklopent -1-en I I C = C 1,2,3 to numeracja atomów węgla. Należy tak numerować atomy węgla, aby w nazwie pojawiły się jak najmniejsze liczby.

32. ZWIĄZKI ORGANICZNE SPALAJĄ SIĘ PRZY UDZIALE TLENU NA TRZY SPOSOBY W KAŻDYM Z TYCH SPALAŃ JEDNYM Z PRODUKTÓW JEST H2O , A DRUGIM PRODUKTEM MOŻE BYĆ : CO2 CO C DWUTLENEK WĘGLA CZAD lub SADZA spalanie całkowite półspalanie spalanie niecałkowite CH4 + O2 → CO2 + H2O 2 2 2 CH4 + O2 → CO+ H2O 3 2 4 2 1½ CH4 + O2 → C+ H2O 2

33. H H I I OTRZYMYWANIE TWORZYW SZTUCZNYCH PRZEZ POLIMERYZACJĘ – – – – C C I I n H H n CH2 = CH2→ [ – CH2 – CH2 – ] n wiele cząsteczek etenu łańcuch polietenu eten polieten (PE) • Jest używany do produkcji • woreczków • toreb na zakupy • opakowań plastikowych • Polimeryzacja zachodzi : • przy udziale katalizatora • w podwyższonym ciśnieniu • i wysokiej temperaturze

34. H H I I OTRZYMYWANIE TWORZYW SZTUCZNYCH PRZEZ POLIMERYZACJĘ – – – – C C I I n H Cl n CH2 = CHCl→ [ – CH2 – CHCl – ] n wiele cząsteczek chloroetenu łańcuch polichloroetenu chloroeten • Jest używany do produkcji • wykładzin podłogowych • rur kanalizacyjnych • ram okiennych i drzwiowych polichloroeten (PCV)

35. OTRZYMYWANIE TWORZYW SZTUCZNYCH PRZEZ POLIMERYZACJĘ F F I I – – – – C C n CF2 = CF2→ [ – CF2 – CF2 – ] n wiele cząsteczek łańcuch tetra fluoroetenupoli tetra fluoroetenu I I n F F tetrafluoroeten politetrafluoroeten • Jest używany do produkcji • patelni • rondli • foremek do ciasta • łożysk

36. otrzymywanie etynu etyn woda bromowa karbid + woda C H – O – H + H – C C – H Ca C H – O – H wodorotlenek wapnia

37. Etyn, a także inne węglowodory z wiązaniem wielokrotnym odbarwiają wodę bromową ponieważ ich cząsteczki przyłączają brom rozpuszczony w wodzie bromowej Br Br H C C H Br Br etyn 1,1,2,2 – cztero bromo etan

38. Alkiny przyłączają wodór H H H C C H H H etyn etan

39. Alkiny przyłączają brom, chlor, fluor F F H C C H F F etyn 1, 1, 2, 2- cztero fluoro etan

40. Alkiny przyłączają bromowodór H Br H C C H H Br etyn 1,1 – dwubromoetan

41. Alkiny przyłączają bromowodór H Br H C C H Br H etyn 1,2 – dwubromoetan

42. Alkiny przyłączają wodę H OH H C C H OH H etyn etan – 1,2 – diol glikol

43. Alkeny przyłączają brom, chlor, fluor H H H propen 1,2- dwubromo propan C C C H H 1 2 3 Br Br H

44. Alkeny przyłączają wodór H H eten etan C C H H H H

45. Alkeny przyłączają chlorowodór H H H propen 2 –chloro propan C C C H H H Cl H Zgodnie z regułą Markownikowa atom wodoru przyłącza się do węgla bogatszego w wodór Z alkenu powstał chloroalkan

46. Alkeny przyłączają wodę but – 1 – en H H H H butan – 2 – ol C C C C H H H OH H H Z alkenu powstał alkohol ZGODNIE Z REGUŁĄ MARKOWNIKOWA WODÓR PRZYŁĄCZA SIĘ DO WĘGLA BOGATSZEGO W WODÓR CZYLI W POWYŻSZEJ REAKCJI DO WĘGLA NR 1.

47. Alkeny powstają przez eliminację bromu i chloru z dibromoalkanu CH2 H CH2 H 1,2 – dwu bromo etan Br Br CH2–CH2 + Zn C C H H eten Br Br Zn + ZnBr2 C2H4Br2 +Zn → C2H4+Zn Br2

48. Alkeny powstają przez eliminację chlorowodoru z dichloroalkanu H H H CH3–CH–CH3 C C C H H Cl propen NaOH alk. H Cl H 2 –chloro propan CH2 CH–CH3 + HCl C3H7Cl → C3H6 + HCl

49. Alkeny powstają przez eliminację wody z alkoholu H H H CH3–CH–CH3 C C C H H OH propen Al2O3 H OH H propan –2–ol CH2 CH–CH3 + H2O C3H7OH→ C3H6 + H2O

50. ALKANY ulegają reakcji podstawienia w obecności światła C2H6 Br2 C2H5Br HBr H H Br C C H H Br H H etan bromo etan