Kalciumvegyületek a természetben Vizek keménysége Kémia 8. tankönyv 92–95. oldal Összeállította: J. Balázs Katalin

KÉRDÉS Található-e a természetben kémiailag tiszta víz? Természetes vizeink kémiai szempontból milyen összetételűek lehetnek?

A víz nagyon jó oldószer. Telített konyhasóoldat Tengervíz Esővíz Desztillált víz A felsorolt anyagokat állítsd sorrendbe növekvő oldottanyag-tartalom szerint! Milyen kísérlettel tudnád ellenőrizni, hogy jól oldottad-e meg a feladatot?

Megoldás 1. Desztillált víz 2. Esővíz 3. Tengervíz 4. Telített konyhasóoldat Bepárlással ellenőrizhető a szilárd oldott anyag mennyisége:

KÉRDÉS Mi lehet a különbség az alább felsorolt természetes vizek összetételében? Folyó vize Tengervíz Esővíz Ásványvíz Óceánok vize Megoldás Az oldottanyag-tartalmukban biztosan különbség van.

A víz keménységét a vízben oldott Ca2+- és Mg2+-ionok okozzák. CaCl2 MgCO3 Ca3(PO4)2 CaCO3 CaSO4 Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 MgCl2 Ca(NO3)2 Csoportosítsd a megadott anyagokat aszerint, hogy milyen a vízben való oldhatóságuk (20 oC)! Használd az oldhatósági táblázatot!

Oldhatósági táblázat 20 oC 40 oC 60 oC CaCl2 42,1 52,9 56,7 g/100 g telített oldat 20 oC 40 oC 60 oC CaCl2 42,1 52,9 56,7 CaCO3 MgCO3 <0,01 Oldhatóságukat nemcsak a hőmérséklet, hanem a CO2 koncentrációja is befolyásolja. CaSO4 0,202 0,210 0,201 Ca3(PO4)2 Ca(NO3)2 65,4 78,1 Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 Tiszta, szilárd vegyületként nem ismeretesek, csak vízben oldott formában. MgCl2 35,6 36,8 37,9

Megoldás Vízben oldódik: CaCl2, Ca(HCO3)2, MgCl2, Ca(NO3)2, Mg(HCO3)2 Vízben nem, vagy rosszul oldódik: MgCO3, CaCO3, CaSO4, Ca3(PO4)2

KÉRDÉS Mit tapasztalsz, ha adott mennyiségű anyag (adott mennyiségű oldószerben, adott hőmérsékleten) jól oldódik, rosszul oldódik, nem oldódik?

Megoldás Ha vízben jól oldódik az anyag (és elegendő mennyiségű az oldószer) akkor az oldódás során „eltűnik” a szemünk elől a szilárd anyag. (A vízben oldott anyagot reakcióegyenletben a képlete mellett (aq) jellel jelölhetjük; aqua = víz.) Vízben rosszul oldódó anyagok szilárd formában kiválnak az oldatból, láthatóakká válnak. (Csapadéknak nevezzük, reakcióegyenletben képletének aláhúzásával jelöljük.)

Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: Gondolkozz! Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: KATIONOK ANIONOK 10 mol Ca2+ 8 mol NO3- 12 mol Cl- Az oldatban az összes pozitív töltés mennyisége megegyezik az összes negatív töltés mennyiségével. Mi történik, ha 5 mol Na2CO3-ot adunk ehhez az oldathoz? A Na-vegyületek vízben jól oldódnak. A CaCO3 vízben rosszul oldódik.

Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: Gondolkozz! Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: KATIONOK ANIONOK 10 mol Ca2+ 8 mol NO3- 12 mol Cl- Kiválik 5 mol CaCO3 Az 5 mol Ca2+-ion helyett 10 mol Na+-ion marad az oldatban 5 10 mol Na+ 5 mol CO32- Megoldás + 5 mol Na2CO3

Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: Gondolkozz! Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: KATIONOK ANIONOK 5 mol Ca2+ 8 mol NO3- 12 mol Cl- Vízkeménység szempontjából milyen oldatot kaptunk? 10 mol Na+

Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: Gondolkozz! Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: KATIONOK ANIONOK 5 mol Ca2+ 8 mol NO3- 12 mol Cl- Mivel az oldott Ca2+-ion mennyisége csökkent az oldatban, lágyabb vizet kaptunk. 10 mol Na+ Megoldás

Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: Gondolkozz! Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: KATIONOK ANIONOK 5 mol Ca2+ 8 mol NO3- 12 mol Cl- Hogyan tudnánk még lágyítani ezt az oldatot? 10 mol Na+

Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: Gondolkozz! Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: KATIONOK ANIONOK 5 mol Ca2+ 8 mol NO3- 12 mol Cl- Adjunk hozzá még olyan ionvegyületet, melynek az anionjával az oldott Ca2+-ion csapadékot képez, és kiválik az oldatból. Pl.: még 5 mol Na2CO3-t. 10 mol Na+ 10 mol Na+ 5 mol CO32- Megoldás + 5 mol Na2CO3

Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: Gondolkozz! Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: KATIONOK ANIONOK 8 mol NO3- 12 mol Cl- Végül milyen összetételű, és keménységű oldatot kaptunk? 20 mol Na+

Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: Gondolkozz! Egy vizes oldatban az alábbi ionok vannak: KATIONOK ANIONOK 8 mol NO3- 12 mol Cl- Lágy vizet kapunk. 20 mol Na+ Megoldás

Visszajutás szintén Alt + Tab billentyűkkel. Az Alt + Tab billentyűk együttes lenyomásával: Kísérletek: 37. Vízlágyítás Visszajutás szintén Alt + Tab billentyűkkel.

A természetben hol fordul elő kemény víz, illetve lágy víz? Ott, ahol a víz Ca- és Mg-tartalmú vegyületekkel érintkezik, és ezeket oldani tudja, kemény víz jön létre. Mészkőhegységekben, dolomitokban, karsztvidéken folyó hegyi patakok vize nagy keménységű. Óceánok, tengerek vize tartalmaz oldott Ca2+- és Mg2+-ionokat. Az esővíz általában nagyon lágy víz, oldott Ca2+- és Mg2+-ionokat nem tartalmaz.

KÉRDÉS Megoldás Milyen vízben mosnál szívesen hajat? Indokold! Esővízben Karsztvízben Tengervízben Minél lágyabb a víz, annál jobban habzik benne a szappan, a mosószer, és annál jobb a mosóhatása. A felsoroltak közül az esővíz a leglágyabb víz. Megoldás

Visszajutás szintén Alt + Tab billentyűkkel. Az Alt + Tab billentyűk együttes lenyomásával: Kísérletek: 36. Kemény víz és lágy víz vizsgálata szappanoldattal Visszajutás szintén Alt + Tab billentyűkkel.

Barlangképződés és cseppkőképződés mészkőhegységek belsejében A mészkő: repedésekkel teli kőzet, főleg CaCO3-ot tartalmaz.

Barlangképződés és cseppkőképződés mészkőhegységek belsejében Az esővíz: a légkörön keresztül hulló lágy víz, enyhén savas kémhatását elsősorban a benne oldódó CO2 gáz okozza: CO2 + H2O ⇌ H2CO3 H2CO3 + H2O ⇌ H3O+ + HCO3- HCO3- + H2O ⇌ H3O+ + CO32- A szénsav gyenge sav, vizes oldata enyhén savas kémhatású.

Barlangképződés és cseppkőképződés mészkőhegységek belsejében A mészkő repedéseibe bejutó enyhén savas esővíz a kőzetet oldja: BARLANGKÉPZŐDÉS CaCO3 + H2O +CO2 Ca(HCO3)2 (aq) savas esővíz szilárd kőzet mészkő vízben oldott Ca-vegyület kemény víz karsztvíz A barlang falán lecsöpögő kemény vízből mészkő válik ki: CSEPPKŐKÉPZŐDÉS Ca(HCO3)2 (aq) CaCO3 +H2O +CO2 gáz szabadul fel szilárd kőzet cseppkő vízben oldott Ca-vegyület kemény víz karsztvíz

Barlangképződés és cseppkőképződés mészkőhegységek belsejében Összegezve a lejátszódó folyamatokat: CaCO3 + H2O + CO2 ⇌ Ca(HCO3)2 (aq) szilárd anyag vizes oldat Az, hogy cseppkő képződik-e vagy barlang, egyensúlyi folyamatok eredménye A barlangok „klímája” (hőmérséklete, CO2-koncentrációja, páratartalma) befolyásolja az egyensúlyi folyamatok irányát A cseppkőképződés nagyon lassú folyamat

Gondolkozz! Hogyan befolyásolhatja egy cseppkőbarlangban lejátszódó folyamatokat, ha folyamatosan nagyon sok ember látogatja? Megoldás A sok látogató: a testhőmérsékletével befolyásolja a barlang hőmérsékletét légzésével befolyásolja a CO2-koncentrációt és a páratartalmat kezükkel megfogják a cseppköveket, ezzel vékony zsírréteget vonva a cseppkő felületére, nem tud a képződő mészkő rárakódni

Mészkő kimutatása savval A mészkövet nemcsak a szénsav oldja, hanem más savak is oldják buborékképződés közben. Mészkő és sósav: CaCO3 + 2 HCl = CaCl2 (aq) + H2O + CO2 vízben oldódik gázfejlődés

Visszajutás szintén Alt + Tab billentyűkkel. Az Alt + Tab billentyűk együttes lenyomásával: Kísérletek: 35. Mészkő kimutatása savval Visszajutás szintén Alt + Tab billentyűkkel.

KÉRDÉS A háztartásban milyen gondot okozhat a kemény víz? Fűtőberendezésekben kemény vizet alkalmazva kiválik a vízkő. A kiváló szilárd anyag tönkreteheti a berendezést (vasaló, kazánok, kávéfőzők, vízforralók, mosógépek működése során stb.). Mi okozza a vízkő lerakódását fűtőberendezésekben? Mi lehet a vízkő összetétele?

Megoldás Fűtőberendezésekben forralás hatására elsősorban a CaCO3 és MgCO3 válik ki az oldatból. A vízkő a kemény vízből kiváló, vízben nem oldódó anyagokat tartalmazza, elsősorban CaCO3-ot és MgCO3-ot.

Megoldás Kapcsolódó ismeretek Melyik az a hidrogén-karbonát, mely a konyhában is megtalálható? Ez a vegyület hevítés hatására szintén CO2-gáz keletkezése közben bomlik. Mire használjuk? Megoldás A konyhában sütőport (NaHCO3, szódabikarbónát) használunk a tésztasütéshez, hogy a fejlődő CO2-gáz és vízgőz „felpuffassza” a tésztát, így nagyobb térfogatú és könnyebb lesz a sütemény. 2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

Munkafüzet 54. oldal, 3. feladat

Munkafüzet 54. oldal, 4. feladat

Munkafüzet 56. oldal, *7. feladat Fejtsd meg a rejtvényt a munkafüzet utasításai alapján!

VÉGE

Ajánlás a digitális óravázlathoz Az óravázlat a tanári munkát segíti, a tanár jelenléte, magyarázata, értelmezése feltétlenül szükséges. Az óravázlat tartalma néhol kiegészíthető, néhol „átugorható”, a tanár óravezetése szerint. A kiegészítő tananyag narancs tónusban szerepel. Az óra a következő logikai menetet követi Az anyagok vízben való oldódása Egy oldat Ca2+-ion-tartalmának csökkentése Na2CO3-tal (vízlágyítás) Cseppkőképződés és barlangképződés a természetben Egyéb, a tananyaghoz kapcsolódó témák Képek, videoklipek segítik a jelenségek értelmezését. Értelmezi a tankönyv, munkafüzet egyes feladatait. A munkafüzet feladatai közül azokat tartalmazza, amelyeket érdemes kivetíteni a tanulóknak. Interaktív táblára vetítve a megoldásokat be lehet írni.

A kísérletekről készült klipek használatához Az óravázlatból a kísérletekhez az Alt + Tab billentyűk együttes lenyomásával lehet eljutni, illetve ugyanígy vissza is lehet jutni az adott diához. Hang nélkül készültek. Minden esetben szükséges a tanár értelmező, magyarázó jelenléte. A tankönyvben megtalálható kísérletek nagy része látható a megfelelő óravázlatban. Rövid, akár többször megismételhető klipek Néhány esetben lassítva is megismétlődik a látvány (R jel) Ajánlott a kísérletek értelmezésénél a tankönyvet is használni A tankönyvi ábrát megnézni A megfigyeléseket lejegyzetelni Elsősorban olyan közeli beállításokat mutatnak a klipek, amelyeket tanári bemutató kísérleteken a tanulók nem tudnak megfigyelni.

Az óravázlatból való kilépés és visszalépés Az óravázlat megfelelő helyén jelzi, hogy milyen interaktív tananyagelemhez lehet lépni (animációkhoz, játékokhoz, feladatokhoz, kísérlet videoklipjéhez). Ha az Alt és Tab ( ) billentyűket egyszerre nyomjuk le a számítógép klaviatúráján, akkor eljutunk az interaktív tananyag nyitóablakához, ahol kikereshetjük és elindíthatjuk a megfelelő tananyagelemet. Lejátszás után szintén az Alt és Tab billentyűk együttes lenyomásával juthatunk vissza az óravázlat megfelelő diájához. Az óravázlatban mindig fel van tüntetve, hogy az adott tananyagelem hol található az interaktív tananyagban.

Munkafüzet 54. oldal, 3. feladat MEGOLDÁS CaCO3 + H2O + CO2 → Ca2+ + 2 HCO3- Ca2+ + 2 HCO3- → CaCO3 + H2O + CO2 CaCO3 2 HCl CO2 Na2CO3 CaCO3 2

Munkafüzet 54. oldal, 4. feladat MEGOLDÁS sok oldott Ca2+- és Mg2+-iont tart. a keménysége valamennyire csökken. kisebb, hogy az oldott Ca2+- és Mg2+-ionokat vízben rosszul oldódó vegyületté alakítjuk, és szűréssel eltávolítjuk az oldatból. szódát (Na2CO3), trisót (Na3PO4).

Munkafüzet 56. oldal, *7. feladat MEGOLDÁS KARSZTVÍZ MÁRVÁNY KAGYLÓ KALCIUMION MAGNÉZIUM VÍZLÁGYÍTÁS VÍZKŐ