Ročník: 8. ročník ZŠ

Vzdelávacia oblasť: PREMENY LÁTOK alebo ORGANICKÉ LÁTKY
Tematický celok: ZMENY PRI CHEMICKÝCH REAKCIÁCH alebo ORGANICKÉ LÁTKY V ŽIVÝCH ORGANIZMOCH
Téma: VPLYV KATALYZÁTORA NA RÝCHLOSŤ CHEMICKEJ REAKCIE alebo BIOKATALYZÁTORY, ENZÝMY

Katalytický rozklad peroxidu vodíka znázorňuje nasledovná chemická reakcia:                

	katalyzátor
H2O2	→	O2        +   H2O

Ako katalyzátor rozkladu H₂O₂ je možné použiť platinu, burel, striebro, jodid draselný alebo dokonca krv.

V krvi sa nachádza kataláza – enzým (katalyzátor), ktorý nášmu telu slúži na „zneškodnenie“ peroxidu vodíka. Peroxid vodíka je totiž škodlivý metabolický odpad (vzniká pri rozklade kyseliny močovej v tele) a môže poškodiť naše telo, preto je potrebné ho odstrániť.

Lenže peroxid vodíka používame aj ako dezinfekciu rán, pretože ničí baktérie, vírusy a mikroorganizmy. Pri styku peroxidu vodíka s krvou z rany pozorujeme bublinkovanie. Túto reakciu spôsobuje práve enzým kataláza, ktorý rozkladá peroxid vodíka nanesený na krvácajúcu ranu.

Pomôcky:

malá kadička, pipeta, Petriho miska, drevená špajdľa, kahan, zápalky

Chemikálie:

peroxid vodíka, kuracia pečienka

Postup:

1. Do Petriho misky priprav kúsok kuracej pečienky

2. Na pripravenú vzorku kvapni pár kvapiek roztoku peroxidu vodíka

3. K bublinkujúcej vzorke priblíž tlejúcu špajdľu

4. Pozoruj a svoje pozorovanie opíš 

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Pokús sa vyrovnať uvedenú rovnicu rozkladu peroxidu vodíka tak, aby platil zákon zachovania hmotnosti.
2. Opíš všeobecne, čo je to katalyzátor a aký je jeho vplyv na rýchlosť chemickej reakcie.
3. Vymenuj katalyzátory, ktoré je možné použiť na rozklad peroxidu vodíka.
4. Uveď, aké látky a v akom skupenstve vznikajú počas rozkladu peroxidu vodíka.
5. Vyhľadaj a opíš, čo je to kataláza, kde sa nachádza a na čo slúži.
6. Vysvetli aká látka je enzým všeobecne a na čo enzýmy slúžia.
7. Uveď prečo je dôležité zneškodniť peroxid vodíka v našom tele. Vyhľadaj ako vzniká.
8. Poznáš nejaké iné využitie peroxidu vodíka človekom? Uveď.
9. Pri styku peroxidu vodíka s krvou pozoruješ bublinkovanie – vysvetli. Vznik ktorej chemickej látky pozoruješ v danej chem. reakcii vďaka tvorbe bubliniek? Čím sú bublinky naplnené? Ako môžeš dokázať ich obsah?
10. Opíš, čo sa stalo s tlejúcou špajdľou po priblížení k „bublinkujúcej“ kuracej pečienke a uveď čo to spôsobilo.
11. Aký význam má kyslík v procese horenia?
12. Počas chemickej reakcie rozkladu peroxidu vodíka dochádza aj k tepelnej premene. Zisti, či je dej exotermický alebo endotermický. Svoje tvrdenie zdôvodni.

Vzdelávacia oblasť: VÝZNAMNÉ CHEMICKÉ PRVKY A ZLÚČENINY alebo CHEMICKÉ VÝPOČTY
Tematický celok: NEUTRALIZAČNÉ A REDOXNÉ REAKCIE alebo ZLOŽENIE ROZTOKOV
Téma: REDOXNÉ DEJE alebo HMOTNOSTNÝ ZLOMOK a KONCENTRÁCIA LÁTKOVÉHO MNOŽSTVA

Galvanické pokovovanie je elektrolytické nanášanie vrstvy kovu na povrch predmetu, ktorý musí byť elektricky vodivý. Ak predmet, ktorý chceme pokryť vrstvou kovu nie je vodivý, musíme ho najskôr pokryť vodivou vrstvou, napríklad grafitovým práškom, aby galvanizácia bola účinná. Galvanizácia je jedným zo spôsobov ako napríklad ochrániť korozívny povrch materiálu voči korózii. V tomto prípade je účel galvanizácie funkčný, ale častokrát sa využíva aj estetická či dekoratívna stránka pokovovania predmetov. Najjednoduchším príkladom galvanického pokovovania je pomedenie. Ako elektrolyt pri galvanickom pokovovaní meďou výborne poslúži vodný roztok modrej skalice. Modrá skalica sa vo vode disociuje na ióny Cu²⁺ a SO₄²⁻. Kladné ióny sú priťahované k zápornej elektróde, ktorou je pokovovaný predmet. Vytvárajú na ňom postupne medený povlak. Záporné ióny sú priťahované ku kladnej medenej elektróde. Úlohou medenej elektródy je pomaly sa rozpúšťať, čím sa meď z nej vylučuje v podobe katiónov do roztoku. Koncentrácia roztoku takto zostáva rovnaká, elektrolyt nie je potrebné meniť či dopĺňať.

Pomôcky:

zdroj jednosmerného prúdu alebo 9V batéria, krokosvorky, kadička väčšia a menšia, sklená tyčinka, lyžička, sklenená vanička, kúsok vodivého drôtika

Chemikálie:

voda, kuchynská soľ, modrá skalica, roztok octu, medené pliešky/medený drôt, kovový predmet

Postup:

1. Z vodivého drôtika vymodeluj háčik na ktorý zavesíš pokovovaný predmet
2. Priprav roztok octu a soli, ktorý slúži na vyčistenie kovového predmetu.
3. Priprav roztok elektrolytu – 3 lyžice modrej skalice rozpusti v 200 ml vody.
4. Do sklenej vaničky zaves kovový predmet pripevnený na háčiku z drôtika.
5. Medené elektródy ulož do vaničky tak, aby sa nedotýkali kovového predmetu, ktorý budeš pokovovať.
6. Do vaničky nalej toľko elektrolytu, aby kovový predmet bol v ňom celý ponorený.
7. Medené elektródy pripoj ku kladnému pólu zdroja napätia.
8. Kovový predmet pripoj k zápornému pólu zdroja napätia.
9. Napätia nastav na 9V a pozoruj
10. Po niekoľkých minútach (10-15min) vyber pokovovaný predmet z elektrolytu – medený povlak na pokovovanom predmete by si mal zreteľne vidieť.
11. Pokiaľ chceš aby bol kovový predmet obtiahnutý ucelenejšou a hrubšou vrstvou medi, pokračuj v galvanizácii ešte niekoľko minút.

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Opíš čo presne znamená galvanizácia.
2. Myslíš, že je možné elektrolyticky pokovovať aj nevodivé materiály? Zdôvodni, vysvetli.
3. Uveď na čo galvanizácia všeobecne slúži.
4. Vysvetli ako môžeme galvanizáciou ochrániť predmet pred koróziou.
5. Uveď ktorú chemickú látku môžeme použiť ako elektrolyt pri galvanickom medení. Napíš celý jej chemický vzorec a tiež chemický názov.
6. Napíš chemickú rovnicu rozkladu modrej skalice vo vode. Aké ióny vznikajú? Uveď ich presné názvy.
7. Opíš akým spôsobom vzniká kovový, medený povlak na pokovovanom predmete.
8. Vysvetli prečo koncentrácia elektrolytu počas galvanizácie meďou ostáva nezmenená.
9. Myslíš že rôzna koncentrácia roztoku elektrolytu môže mať vplyv na galvanizáciu?
10. Vypočítaj hmotnosť modrej skalice potrebnej na prípravu 100ml roztoku s koncentráciou 0,5 mol/dm³ a 1,5 mol/dm³.
11. V ktorom z uvedených roztokov by mala galvanizácia meďou prebehnúť rýchlejšie? Zdôvodni svoje tvrdenie.
12. Vypočítaj koľko percentný roztok pripravíš, ak zmiešaš 30 g modrej skalice v 200ml vody. Hustota vody je 1 g/cm³. Ak sa z uvedeného roztoku odparí 25ml vody, koľko percentný roztok vznikne?
13. Ktorá z uvedených chemických látok v otázke č. 12. je rozpúšťadlom a ktorá rozpustnou látkou?

Vzdelávacia oblasť: VÝZNAMNÉ CHEMICKÉ PRVKY A ZLÚČENINY alebo ZLOŽENIE LÁTOK
Tematický celok: NEUTRALIZAČNÉ A REDOXNÉ REAKCIE alebo IÓNY A CHEMICKÁ VÄZBA
Téma: REDOXNÉ DEJE alebo IÓNY, CHEMICKÁ VÄZBA

Zaujímavým využitím elektrolýzy je elektrolytické leptanie kovu. Leptaním sa odstraňuje povrch kovu do jeho hĺbky. V priemysle sa táto metóda využíva na odkrytie makroštruktúry materiálu, odhalenie vnútorných chýb, drobných prasklín a pórov. V leteckom priemysle sa leptanie používa na zníženie hrúbky hliníkových plechov na zníženie hmotnosti lietadla. Táto technológia sa používa aj na spracovanie malých kovových častí, ako sú napríklad prevodové stupne náramkových hodiniek.

Nie tak dávno sa začalo elektrolytické leptanie využívať aj v umeleckej sfére na vytváranie vzorov, reliéfov na kovových povrchoch rôznych umeleckých aj úžitkových predmetov. Je to technika nenáročná a veľmi efektívna.

Ako elektrolyt sa používa roztok kuchynskej soli. V elektrolyte prechodom elektrického prúdu dochádza k pohybu kladných iónov (katiónov) k zápornej elektróde (katóde) a záporných iónov (aniónov) ku kladnej elektróde (anóde). Na elektródach potom môžu prebiehať príslušné chemická reakcie. O elektrolýze NaCl, chemických reakciách, ktoré prebiehajú a produktoch, ktoré vznikajú si môžeš viac prečítať v príspevku Elektrolýza NaCl.

Počas leptania na povrchu kovu, ktorý je kladnou elektródou dochádza vplyvom jednosmerného elektrického prúdu k strate elektrónov. Tým sa z jeho povrchu uvoľňujú ióny kovu, napr. z ocele ióny železa Fe²⁺, čo pozorujeme práve ako spomenuté leptanie – narušenie povrchu kovu. Fe²⁺ ióny reagujú s iónmi Cl^–, pričom vzniká viditeľná zelená zlúčenina FeCl₂. Roztok elektrolytu sa počas elektrolýzy míňa, preto ho treba často obnovovať.

Pomôcky:

zdroj jednosmerného prúdu alebo 9V batéria, krokosvorky, kadička, sklená tyčinka, lyžička chemická, vatová tyčinka, kovová/nerezová lyžička či iný kovový predmet, akrylová farba/lak na nechty alebo vodeodolná nálepka, rozpúšťadlo na akrylovú farbu alebo na lak na nechty

Chemikálie:

voda, kuchynská soľ

Postup:

1. Z chloridu sodného priprav cca 50ml nasýteného vodného roztoku.
2. Kovový predmet vyčisti (vodou a saponátom alebo octom so soľou) a vysuš, prípadne vybrús brusným papierom.
3. Na kovový predmet si priprav vzor/obrázok, ktorý budeš leptať. Môžeš tak spraviť troma spôsobmi:
   • Kovový predmet nastriekaj akrylovou farbou, nechaj ju čiastočne zaschnúť a potom ostrým predmetom vyry/vyškrab želaný obrázok
   • Na kovový predmet nalep vodeodolnú fóliu/nálepku so želaným vyrezaným vzorom  
   • Vzor na kovový predmet namaľuj lakom na nechty a nechaj poriadne vyschnúť
4. Kovový predmet pripoj krokosvorkou ku kladnému pólu.
5. Vatu na tyčinke namoč do elektrolytu, aby bola dostatočne mokrá a pripoj krokosvorkou k zápornému pólu (krokosvorka musí byť zapnutá na vlhkej vate)
6. Napätie na napájacom zdroji nastav na 9V
7. Vatovou tyčinkou sa dotýkaj, prechádzaj po miestach na kovovom predmete, ktoré nie sú chránené lakom, akrylovou farbou alebo nálepkou. Počas dotyku prechádza obvodom elektrický prúd, ktorý spôsobuje vyššie spomínaný pohyb elektrónov a tým ubúdanie častíc kovu z jeho povrchu.
8. Po krátkej chvíľke sa na vatovej tyčinke objaví zelená farba – vznikajúci chlorid železnatý. Vtedy treba tyčinku opäť namočiť do elektrolytu, prípadne nahradiť novou tiež namočenou v elektrolyte.
9. Po ukončení leptania lak alebo akrylovú farbu odstráň rozpúšťadlom, nálepku odlep a kovový predmet dôkladne umy a vysuš.

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Zapíš iónový zápis vzniku Fe²⁺ z atómu Fe a uveď aký ión vznikol.
2. Zapíš reakciu vzniku FeCl₂ z Fe²⁺ a Cl^–. Reakciu vyrovnaj a pomenuj vzniknutý produkt.
3. Opíš čo sa deje počas dotyku vatovej tyčinky namočenej v elektrolyte s kovovým predmetom.
4. Opíš čo spôsobuje strata elektrónov na kovovom predmete?
5. Vysvetli, čo znamená elektrolytické leptanie kovu.
6. Uveď kde všade sa využíva elektrolytické leptanie kovu.
7. Popremýšľaj prečo je zaujímavé používať elektrolytické leptanie kovu v umeleckej sfére.
8. Vysvetli, prečo je elektrolyt dôležitý v procese elektrolýzy.
9. Uveď na aké ióny sa rozkladá/disociuje kuchynská soľ NaCl. Ióny pomenuj.
10. Opíš akým smerom sa pohybujú kladné a záporné ióny počas elektrolýzy.
11. Vysvetli prečo je dôležité roztok elektrolytu počas elektrolýzy obnovovať.
12. Vyhľadaj v PSP elektronegativitu chemických prvkov Na a Cl a urči aký typ väzby je medzi Na a Cl v molekule NaCl.
13. Uveď čím je tvorená väzba medzi Na a Cl v molekule NaCl
14. Vyhľadaj v PSP elektronegativitu chemických prvkov Fe a Cl a urči aký typ väzby je medzi Fe a Cl v molekule FeCl₂.
15. Uveď čím je tvorená väzba medzi Fe a Cl v molekule FeCl₂