Czy można pokazać tę lekcję w kuchni?

Tak i to najtańszym zestawem w domu. Łyżeczka sody oczyszczonej w szklance, zalana octem, daje pianę i bąbelki CO_2 — to dokładnie ta reakcja, którą dziecko zapisuje równaniem. Drugi pokaz to czajnik z kamieniem zalany octem: te same bąbelki, tylko wolniej, bo CaCO_3 jest twardy. Warto zapytać po pokazie: „skąd wziął się ten gaz?” — odpowiedź ma wskazać węglan, a nie ocet.

Dziecko myli nazwy systematyczne ze zwyczajowymi. Jak to poukładać?

Najszybciej działa para skojarzeń: metanowy = mrówkowy (mrówka jest mała, więc jeden węgiel), etanowy = octowy (ocet ma dwa węgle jak etan). Warto zrobić fiszki z wzorem po jednej stronie i obiema nazwami po drugiej. W zadaniach maturalnych i egzaminacyjnych pojawiają się obie wersje zamiennie, więc żadnej nie da się pominąć.

Czy w domu jest coś, czego przy tym temacie lepiej nie robić?

Dwie rzeczy. Po pierwsze, nie kupujemy „esencji octowej” ani stężonego kwasu octowego do doświadczeń — zwykły ocet 10% wystarcza do wszystkiego, a stężony kwas parzy skórę i drogi oddechowe. Po drugie, nie mieszamy octu z wybielaczem ani z innymi środkami czystości: taka mieszanina potrafi wydzielić trujący gaz. Do lekcji potrzebne są tylko ocet, soda i szklanka.

Kwasy karboksylowe — mrówkowy i octowy

około 12 minut

W tej lekcji1/10

Mrówka, która cię ugryzła, pokrzywa, która cię poparzyła, i butelka octu w kuchennej szafce mają wspólny sekret: tę samą grupę atomów na końcu cząsteczki. Dziś poznasz dwa kwasy, które pieką, konserwują i rozpuszczają kamień w czajniku.

Grupa $-\mathrm{COOH}$ — tu siedzi cała kwasowość

Kwas karboksylowy to węglowodór z doczepioną grupą karboksylową $-\mathrm{COOH}$ . To ona oddaje jon wodoru $\mathrm{H}^+$ i dlatego cały związek zachowuje się jak kwas.

Kwas octowy — dwa atomy węgla, drugi z nich siedzi w grupie COOH

Zmienia się tylko to, co stoi przed grupą — a każdy z tych kwasów ma dwie nazwy: urzędową i tę z życia.

wzór	nazwa systematyczna	nazwa zwyczajowa
$\mathrm{HCOOH}$	kwas metanowy	kwas mrówkowy
$\mathrm{CH}_3\mathrm{COOH}$	kwas etanowy	kwas octowy

Kwas mrówkowy — ten, który piecze

Nazwa nie jest przenośnią: $\mathrm{HCOOH}$ naprawdę siedzi w jadzie mrówek i w parzących włoskach pokrzywy. Stąd to szczypanie po dotknięciu liścia — do skóry trafia kropla kwasu.

Ten sam kwas hamuje rozwój bakterii i pleśni, więc pracuje jako konserwant pasz i soków oraz jako środek do odkażania sprzętu.

Twoja kolej

Który wzór przedstawia kwas mrówkowy, czyli metanowy?

Kwas octowy — z kuchennej półki i z laboratorium

$\mathrm{CH}_3\mathrm{COOH}$ to bezbarwna ciecz o ostrym, drażniącym zapachu. Ocet spożywczy to około 10% roztwór tego kwasu w wodzie — reszta to woda.

Droga od soku do octu

Stężony, prawie 100% kwas nazywamy lodowatym: poniżej 17 °C zastyga w kryształy przypominające lód.

Skąd bierze się ocet. Rozcieńczony etanol utleniają bakterie octowe — to fermentacja octowa, ta sama, przez którą otwarte wino kwaśnieje.

$\mathrm{C_2H_5OH} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CH_3COOH} + \mathrm{H_2O}$

W wodzie dysocjuje słabo — na jony rozpada się tylko część cząsteczek, więc to kwas słaby: $\mathrm{CH}_3\mathrm{COOH} \rightleftharpoons \mathrm{CH}_3\mathrm{COO}^- + \mathrm{H}^+$ .

Ocet i soda, czyli domowy wulkan

1
Zalej łyżeczkę sody oczyszczonej octem. Kwas octowy od razu zaczyna z nią reagować.
$\mathrm{CH}_3\mathrm{COOH} + \mathrm{NaHCO}_3 \rightarrow\ ?$
2
Powstają trzy produkty: sól — octan sodu, woda i gaz, który natychmiast ucieka z naczynia.
$\mathrm{CH}_3\mathrm{COOH} + \mathrm{NaHCO}_3 \rightarrow \mathrm{CH}_3\mathrm{COONa} + \mathrm{H}_2\mathrm{O} + \mathrm{CO}_2 \uparrow$
3
Obserwacja: w probówce A pienią się bąbelki gazu, a klarowna woda wapienna w probówce B mętnieje od białego osadu
Wykrywanie tlenku węgla(IV) wodą wapienną
Bąbelki to tlenek węgla(IV). Sprawdzisz go wodą wapienną — zmętnieje od wytrąconego osadu.
$\mathrm{CO}_2 + \mathrm{Ca(OH)}_2 \rightarrow \mathrm{CaCO}_3 \downarrow + \mathrm{H}_2\mathrm{O}$
4
Ten sam schemat tłumaczy, dlaczego ocet zjada kamień w czajniku — kamień to $\mathrm{CaCO}_3$ , czyli też węglan.
$2\mathrm{CH}_3\mathrm{COOH} + \mathrm{CaCO}_3 \rightarrow (\mathrm{CH}_3\mathrm{COO})_2\mathrm{Ca} + \mathrm{H}_2\mathrm{O} + \mathrm{CO}_2 \uparrow$
Wskazówka
Ta sama reakcja co w wulkanie z sody — tylko wolniejsza, bo kamień jest twardy i ocet dobiera się do niego warstwa po warstwie.

Wszystkie kroki za Tobą!

Sole tych kwasów: octany i mrówczany

Zachowują się jak każdy poznany kwas: reagują z metalami, tlenkami metali i zasadami, a produktem jest sól. Od kwasu octowego powstają octany, od mrówkowego — mrówczany.

reakcja z	przykład
metalem	$2\mathrm{CH}_3\mathrm{COOH} + \mathrm{Mg} \rightarrow (\mathrm{CH}_3\mathrm{COO})_2\mathrm{Mg} + \mathrm{H}_2 \uparrow$
tlenkiem metalu	$2\mathrm{CH}_3\mathrm{COOH} + \mathrm{CaO} \rightarrow (\mathrm{CH}_3\mathrm{COO})_2\mathrm{Ca} + \mathrm{H}_2\mathrm{O}$
zasadą	$\mathrm{HCOOH} + \mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{HCOONa} + \mathrm{H}_2\mathrm{O}$

Twoja kolej

Jak nazywa się sól powstająca w reakcji kwasu mrówkowego z wodorotlenkiem sodu?

Pułapka! Ocet to nie to samo co kwas octowy

Źle: „ocet i kwas octowy to dwie nazwy tej samej substancji”.

Ściąga do zapamiętania

Co decyduje o kwasowości kwasów karboksylowych, jak nazywają się dwa pierwsze i co powstaje w ich reakcjach?

Kwasowość daje grupa karboksylowa −COOH: to ona oddaje jon H⁺. Kwas metanowy = mrówkowy, HCOOH — w jadzie mrówek i we włoskach pokrzywy, konserwant i środek odkażający. Kwas etanowy = octowy, CH₃COOH — ostry zapach, ocet spożywczy to ok. 10% roztwór, kwas lodowaty to prawie 100% i parzy skórę. Ocet powstaje w FERMENTACJI OCTOWEJ: bakterie octowe utleniają etanol, C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O — dlatego otwarte wino kwaśnieje. Obydwa dysocjują słabo, więc są kwasami słabymi. Reagują z metalami, tlenkami metali i zasadami, dając sole: octany i mrówczany. Ocet z sodą oczyszczoną daje octan sodu, wodę i bąbelki CO₂: CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + H₂O + CO₂. Tak samo działa na kamień w czajniku, czyli na CaCO₃.

Dla rodzica

Jak pomóc dziecku w tym temacie?

Czy można pokazać tę lekcję w kuchni?: Tak i to najtańszym zestawem w domu. Łyżeczka sody oczyszczonej w szklance, zalana octem, daje pianę i bąbelki $\mathrm{CO}_2$ — to dokładnie ta reakcja, którą dziecko zapisuje równaniem. Drugi pokaz to czajnik z kamieniem zalany octem: te same bąbelki, tylko wolniej, bo $\mathrm{CaCO}_3$ jest twardy. Warto zapytać po pokazie: „skąd wziął się ten gaz?” — odpowiedź ma wskazać węglan, a nie ocet.
Dziecko myli nazwy systematyczne ze zwyczajowymi. Jak to poukładać?: Najszybciej działa para skojarzeń: metanowy = mrówkowy (mrówka jest mała, więc jeden węgiel), etanowy = octowy (ocet ma dwa węgle jak etan). Warto zrobić fiszki z wzorem po jednej stronie i obiema nazwami po drugiej. W zadaniach maturalnych i egzaminacyjnych pojawiają się obie wersje zamiennie, więc żadnej nie da się pominąć.
Czy w domu jest coś, czego przy tym temacie lepiej nie robić?: Dwie rzeczy. Po pierwsze, nie kupujemy „esencji octowej” ani stężonego kwasu octowego do doświadczeń — zwykły ocet 10% wystarcza do wszystkiego, a stężony kwas parzy skórę i drogi oddechowe. Po drugie, nie mieszamy octu z wybielaczem ani z innymi środkami czystości: taka mieszanina potrafi wydzielić trujący gaz. Do lekcji potrzebne są tylko ocet, soda i szklanka.

Sprawdź się!

Która grupa atomów decyduje o kwasowych właściwościach kwasów karboksylowych?

Jaki wzór ma kwas octowy, czyli etanowy?

Czym jest ocet spożywczy, który stoi w kuchni?

Jaki gaz wypełnia bąbelki, gdy zalejesz sodę oczyszczoną octem?

Dlaczego kwas octowy zaliczamy do kwasów słabych?

Następny temat

Wyższe kwasy karboksylowe. Mydła