Czy da się pokazać kwas węglowy w domowej kuchni?

Tak, wystarczy butelka wody gazowanej i papierek wskaźnikowy albo wywar z czerwonej kapusty. Zanurzony w świeżo otwartej wodzie zmieni barwę na kwaśną, a w tej samej wodzie po dobie stania — już prawie nie. To najprostszy dowód, że w napoju jest kwas, i że ten kwas znika razem z bąbelkami. Uwaga na skróty myślowe: dziecko często mówi „bąbelki są kwaśne”, a kwaśny jest roztwór, nie gaz.

Dziecko pyta, czy cola z kwasem fosforowym(V) rozpuszcza zęby?

Warto rozdzielić dwie rzeczy. Kwas fosforowy(V) w napoju jest mocno rozcieńczony i dopuszczony do żywności jako E338 — nie działa jak odczynnik z pracowni. Ale każdy kwas obniża pH w jamie ustnej, a szkliwo źle to znosi, więc częste popijanie coli przez cały dzień rzeczywiście szkodzi zębom bardziej niż wypicie tej samej szklanki od razu. Argument chemiczny, nie straszak.

Czy kwas azotowy(V) jest niebezpieczny dla ósmoklasisty na lekcji?

W szkole uczeń pracuje z roztworami rozcieńczonymi, pod nadzorem, w okularach i rękawicach — i to wystarczy. Warto tylko utrwalić dwa odruchy: nigdy nie wąchamy znad naczynia i nigdy nie wlewamy wody do kwasu. Żółta plama na palcu nie jest groźna, ale jest sygnałem, że coś poszło nie tak z zabezpieczeniem — a nie ciekawostką do powtarzania w domu.

Kwas azotowy(V), węglowy i fosforowy(V)

około 12 minut

W tej lekcji1/11

Odkręcasz butelkę wody gazowanej i słyszysz syk — to rozpada się kwas, który przed chwilą jeszcze tam był. Ten sam kwas przez tysiące lat wydrążył w wapieniach kilometry jaskiń i zawiesił pod ich stropem stalaktyty. Poznaj trzy kwasy tlenowe: $\mathrm{HNO_3}$ , który maluje skórę na żółto, $\mathrm{H_2CO_3}$ , który nie przeżywa własnych narodzin, i $\mathrm{H_3PO_4}$ , który siedzi w twojej coli.

Kwas azotowy(V) — ten, który maluje na żółto

$\mathrm{HNO_3}$ to bezbarwna ciecz i jeden z najbardziej żrących odczynników w pracowni. Kropla na skórze nie tylko parzy — po chwili zostawia żółtą plamę, której nie da się zmyć. To reakcja ksantoproteinowa: kwas trwale zmienia białko, z którego zbudowana jest skóra. Tak samo zażółci pióro, ser i ścięte jajko. Dlatego $\mathrm{HNO_3}$ nalewa się w rękawicach i okularach.

Obserwacja: białko ścina się i barwi na żółto — tak samo zachowa się skóra na palcu

Reakcja ksantoproteinowa: kwas azotowy(V) na białku

Kwas węglowy — powstaje i od razu znika

Wtłocz $\mathrm{CO_2}$ do wody pod ciśnieniem, a część gazu zwiąże się z nią w kwas węglowy: $\mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{H_2CO_3}$ . To kwas nietrwały: istnieje wyłącznie w roztworze. Gdy odkręcasz butelkę, ciśnienie spada i reakcja biegnie w drugą stronę, a kwas rozkłada się z powrotem na wodę i $\mathrm{CO_2}$ . Bąbelki to jego pogrzeb.

Twoja kolej

Otwarta butelka wody gazowanej stała całą noc na stole. Rano napój jest „płaski” i prawie nie szczypie w język. Dlaczego?

Ten sam kwas drąży jaskinie

Deszczówka rozpuszcza $\mathrm{CO_2}$ z powietrza i z gleby, więc w skałę wsiąka słaby roztwór $\mathrm{H_2CO_3}$ . Na wapieniu ten kwas pracuje powoli, ale bez przerwy — przez tysiące lat wyżera w skale korytarze i komory. Gdy kropla zawiśnie u stropu i odda $\mathrm{CO_2}$ , wapień wytrąca się z powrotem: rośnie stalaktyt, a pod nim, z rozprysku, stalagmit. Jaskinie z lekcji geografii to chemia w zwolnionym tempie.

Jak kropla deszczu drąży jaskinię i buduje stalaktyt

Skąd się biorą kwasy tlenowe: tlenek + woda

1
W tej lekcji kwas węglowy powstał już dwa razy: w butelce pod ciśnieniem i w kropli deszczu. Za każdym razem tak samo — z tlenku kwasowego i wody. To jest przepis na kwas tlenowy.
$\mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{H_2CO_3}$
2
Kwas azotowy(V) pochodzi od tlenku azotu(V). Jedna cząsteczka wody wystarcza tu na dwie cząsteczki kwasu — stąd dwójka po prawej stronie.
$\mathrm{N_2O_5} + \mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{HNO_3}$
3
Kwas fosforowy(V) pochodzi od tlenku fosforu(V). Ten potrzebuje aż trzech cząsteczek wody, żeby po prawej stanęły dwie cząsteczki kwasu.
$\mathrm{P_2O_5} + 3\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{H_3PO_4}$
4
Każde takie równanie sprawdzasz tak samo — licząc atomy po obu stronach. Muszą się zgadzać co do jednego.
$\underbrace{\mathrm{P_2O_5} + 3\mathrm{H_2O}}_{2\mathrm{P},\ 8\mathrm{O},\ 6\mathrm{H}} \rightarrow \underbrace{2\mathrm{H_3PO_4}}_{2\mathrm{P},\ 8\mathrm{O},\ 6\mathrm{H}}$
Wskazówka
Butelka wody gazowanej, kropla deszczu i probówka w pracowni — trzy różne naczynia, ta sama reakcja.

Wszystkie kroki za Tobą!

Kwas fosforowy(V) — w coli i na polu

Cząsteczka $\mathrm{H_3PO_4}$ ma trzy atomy wodoru, które może oddać. W handlu to gęsty, syropowaty roztwór, znacznie łagodniejszy od $\mathrm{HNO_3}$ — w małych ilościach wolno mu być w żywności jako regulator kwasowości E338. To on daje coli cierpki posmak, który równoważy słodycz. Największym odbiorcą jest jednak rolnictwo: z $\mathrm{H_3PO_4}$ produkuje się nawozy fosforowe.

Kwas fosforowy(V): trzy grupy OH, czyli trzy wodory do oddania

Trzy kwasy obok siebie

1
Kwas azotowy(V). Silnie żrący, w dodatku utleniający. Gdzie spotkasz: w pracowni chemicznej, w fabryce nawozów azotowych i przy produkcji materiałów wybuchowych.
$\mathrm{HNO_3}$
2
Kwas węglowy. Nietrwały — istnieje tylko w roztworze. Gdzie spotkasz: w wodzie gazowanej i w kropli deszczu, która drąży wapienną jaskinię.
$\mathrm{H_2CO_3}$
3
Kwas fosforowy(V). Najłagodniejszy z trójki — rozcieńczony jest dopuszczony do żywności. Gdzie spotkasz: w coli jako dodatek E338 i w nawozach fosforowych.
$\mathrm{H_3PO_4}$
4
Wspólny mianownik. Wszystkie trzy to kwasy tlenowe i wszystkie powstają tak samo: tlenek kwasowy + woda. Liczba wodorów we wzorze mówi, ile jonów wodoru kwas może oddać: jeden, dwa albo trzy.
$\mathrm{N_2O_5} + \mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{HNO_3}$
Wskazówka
Jeden wzór, trzy informacje: ile wodorów, jaka reszta kwasowa, jaka wartościowość tej reszty.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

W trzech nieopisanych butelkach są: woda gazowana, cola i odczynnik z pracowni. Po kropli z trzeciej butelki na palcu pojawia się żółta plama, która nie schodzi. Który to kwas?

Pułapka! Woda gazowana to nie tylko $\mathrm{CO_2}$ w wodzie

Źle: „w wodzie gazowanej pływa czysty $\mathrm{CO_2}$ , a woda pozostaje wodą”.

Dobrze: większość gazu rzeczywiście tylko się rozpuszcza, ale część reaguje z wodą: $\mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{H_2CO_3}$ . Dlatego napój ma lekko kwaśny odczyn, szczypie w język i barwi papierek wskaźnikowy na czerwono. Gdyby zachodziło samo rozpuszczanie, woda gazowana byłaby obojętna — musująca, ale bez smaku.

Ściąga do zapamiętania

Kwas azotowy(V), węglowy i fosforowy(V) — wzór, moc, gdzie je spotkasz?

$\mathrm{HNO_3}$ — SILNIE ŻRĄCY i utleniający; powstaje z tlenku: $\mathrm{N_2O_5} + \mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{HNO_3}$ ; z białkiem daje trwałą żółtą plamę (reakcja ksantoproteinowa), stąd rękawice i okulary; służy do produkcji nawozów azotowych i materiałów wybuchowych. $\mathrm{H_2CO_3}$ — NIETRWAŁY, istnieje tylko w roztworze: $\mathrm{CO_2} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{H_2CO_3}$ ; po otwarciu butelki rozkłada się z powrotem (bąbelki), odpowiada za kwaśny smak wody gazowanej i za rozpuszczanie wapieni, czyli za jaskinie, stalaktyty i stalagmity. $\mathrm{H_3PO_4}$ — ma TRZY atomy wodoru do oddania, najłagodniejszy z trójki; powstaje z tlenku: $\mathrm{P_2O_5} + 3\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{H_3PO_4}$ ; w coli jako regulator kwasowości E338, w rolnictwie jako surowiec na nawozy fosforowe. Wszystkie trzy to kwasy tlenowe — każdy powstaje z TLENKU KWASOWEGO I WODY — a liczba wodorów we wzorze mówi, ile jonów wodoru kwas oddaje.

Dla rodzica

Jak pomóc dziecku w tym temacie?

Czy da się pokazać kwas węglowy w domowej kuchni?: Tak, wystarczy butelka wody gazowanej i papierek wskaźnikowy albo wywar z czerwonej kapusty. Zanurzony w świeżo otwartej wodzie zmieni barwę na kwaśną, a w tej samej wodzie po dobie stania — już prawie nie. To najprostszy dowód, że w napoju jest kwas, i że ten kwas znika razem z bąbelkami. Uwaga na skróty myślowe: dziecko często mówi „bąbelki są kwaśne”, a kwaśny jest roztwór, nie gaz.
Dziecko pyta, czy cola z kwasem fosforowym(V) rozpuszcza zęby?: Warto rozdzielić dwie rzeczy. Kwas fosforowy(V) w napoju jest mocno rozcieńczony i dopuszczony do żywności jako E338 — nie działa jak odczynnik z pracowni. Ale każdy kwas obniża pH w jamie ustnej, a szkliwo źle to znosi, więc częste popijanie coli przez cały dzień rzeczywiście szkodzi zębom bardziej niż wypicie tej samej szklanki od razu. Argument chemiczny, nie straszak.
Czy kwas azotowy(V) jest niebezpieczny dla ósmoklasisty na lekcji?: W szkole uczeń pracuje z roztworami rozcieńczonymi, pod nadzorem, w okularach i rękawicach — i to wystarczy. Warto tylko utrwalić dwa odruchy: nigdy nie wąchamy znad naczynia i nigdy nie wlewamy wody do kwasu. Żółta plama na palcu nie jest groźna, ale jest sygnałem, że coś poszło nie tak z zabezpieczeniem — a nie ciekawostką do powtarzania w domu.

Sprawdź się!

Dlaczego w pracowni stoi butelka z $\mathrm{HNO_3}$ , ale nie znajdziesz tam butelki z czystym $\mathrm{H_2CO_3}$ ?

Żółta plama, która została na palcu po kontakcie z kwasem azotowym(V), to:

Skąd bierze się lekko kwaśny smak zwykłej wody gazowanej?

Co rozpuszcza wapień i przez tysiące lat drąży w nim jaskinie?

Który z tych kwasów może oddać trzy jony wodoru?

Następny temat

Dysocjacja jonowa kwasów