Zależnie od własności fizycznych i chemicznych wszystkie pierwiastki dzielimy na dwie grupy: grupę metali oraz grupę nie­metali. Do grupy metali zaliczamy żelazo, aluminium, miedź, cynk, sód, potas, ołów, srebro, złoto itp. Metale w zwykłych warunkach są substancjami stałymi (wy­jątek stanowi rtęć, która jest ciekła). Metale wyróżniają się cha­rakterystycznym połyskiem, kowalnością, ciągliwością, dobrym przewodnictwem ciepła i elektryczności. Również charakterystycz­ny dla metali jest ich ciężar właściwy. Zaledwie kilka metali ma ciężar właściwy mały. Ciężary właściwe metali litu, sodu i potasu są mniejsze od 1, przeto metale te pływają w wodzie (reagując z nią równocześnie). Pozostałe metale mają ciężar właściwy więk­szy od 1. Metale posiadające ciężar właściwy mniejszy od 5 zwykle nazywane są lekkimi; do metali lekkich zaliczamy wapń, magnez, glin itp. Większość metali ma ciężar właściwy większy od 5, takie metale nazywamy ciężkimi. Niemetale nie posiadają właściwości charakterystycznych dla metali. Niektóre z nich w zwykłych warunkach są substancjami gazowymi (wodór, tlen i inne). Niemetale stałe wyróżniają się sto­sunkowo niewielkim ciężarem właściwym, są kruche, źle przewo­dzą ciepło i prąd elektryczny jak np. siarka, węgiel, fosfor itp. W przyrodzie występują pierwiastki posiadające wyraźne cha­rakterystyczne właściwości metali lub niemetali; istnieją jednak również pierwiastki o cechach wspólnych obu tym grupom. Do takich pierwiastków należą: arsen, antymon, cyna, chrom itp. Dla przypomnienia wyjaśniamy, że do oznaczania atomów pier­wiastków chemicznych są stosowane pierwsze litery (jedna lub dwie) ich łacińskich nazw. Litery te są symbolami chemicznymi. Oznaczają one: a) nazwę pierwiastka, b) jeden atom pierwiastka, c) ilość wagową pierwiastka równą jego masie atomowej. Np. symbol H oznacza a) wzór, b) jeden jego atom, c) ilość równą masie atomowej tj. 1.0078 jednostek tlenowych. Symbol O oznacza a) tlen, b) jeden jego atom, c) 16 jednostek tlenowych. Układ symboli chemicznych przedstawiający skład cząsteczki nosi nazwę wzoru chemicznego. Przyjęto oznaczać ilość zawartych w cząsteczoe atomów każdego pierwiastka maleńką cyfrą umiesz­czoną u dołu symbolu chemicznego pierwiastka z prawej jego strony. W ten sposób wzór HjO oznacza: jedną cząsteczkę wody, że cząsteczka złożona jest z pierwiastków wodoru i tlenu, że w skład cząsteczki wchodzą 2 atomy wodoru, których masa jest równa 2 jednostkom tlenowym i 1 atom tlenu, którego masa wynosi 16 jednostek tlenowych, że masa cząsteczkowa wody równa się 18 jednostkom tle­nowym. Jeżeli w reakcji bierze udział kilka cząsteczek, to przed wzorem cząsteczki piszemy odpowiednią liczbę posiadającą to samo zna­czenie co współczynnik w matematyce np. 3H2Ó. Podczas tworzenia się związków chemicznych z atomem jakiegoś pierwiastka może połączyć się tylko ściśle określona liczba ato­mów innego pierwiastka, np. w cząsteczce chlorowodoru HC1 z atomem chloru połączony jest jeden atom wodoru; w cząsteczce wody H_»0 z jednym atomem tlenu połączone są dwa atomy wo­doru. Jeżeli wiadome jest, ile atomów jednego pierwiastka łączy się z atomem innego pierwiastka to można łatwo układać wzory chemiczne połączeń tych pierwiastków. Wartościowość więc jest to liczba wskazująca ile atomów wodoru (lub innego jednowarto-ściowego pierwiastka) może przyłączyć albo zastąpić atom danego pierwiastka. Połączenie między atomami pierwiastków jednowartościowych pisząc wzory budowy oznaczamy jedną kreską np.. H-Cl. Natomiast połączenie pomiędzy dwuwartościowym dwiema kreskami np. Ca = O (tlenek wapnia) itp. Metale i niemetale, mogą reagować ze sobą. Produktem reakcji są sole nie zawierające tlenu. Typowym przykładem reakcji me­talu i niemetalu jest reakcja sodu z chlorem, której wynikiem jest powstawanie soli kuchennej. Na + Cl^NaCl Podczas reagowania metali i niemetali z tlenem powstają tlenki. Tlenkami więc nazywamy związki chemiczne, których cząsteczki są zbudowane z atomów tlenu i innego pierwiastka np. tlenek magnezu MgO, tlenek węgla CO, dwutlenek węgla CO:>, pięcio­tlenek fosforu P2Or,. Według właściwości chemicznych dzielimy tlenki na tworzące sole i nie tworzące soli. Przykładem tlenków tworzących sole są: tlenek miedzi i dwutlenek węgla. Produktem działania tlenku miedzi CuO z kwasem siarkowym H2S04 jest sól siarczan miedzi CuO + H2S04 == CuS04 + H20 tlenek kwas sól: siarczan miedzi miedzi siarkowy (barwy niebieskiej) Produktem działania dwutlenku węgla na wodę wapienną (Ca(OH)2 klarowny roztwór) jest osad soli węglanu wapnia CaCOa C02 + Ca(OH)2 == CaC03 + H20 dwutlenek wodorotle- sól: węglan wapnia węgla nek wapnia (biały osad) Do tlenków nie tworzących soli należy między innymi tlenek węgla CO (czad). Tlenki tworzące sole dzielimy na zasadowe i kwa­sowe. Tlenkami zasadowymi nazywamy takie, którym odpowia­dają wodorotlenki należące do klasy zasad np. tlenek sodowy, któ­remu odpowiada wodorotlenek sodowy (zasada) NaOH; tlenek wapniowy czyli wapno palone, któremu odpowiada wodorotlenek wapniowy (zasada) Ca(OH)2; tlenek żelazowy Fe20:<, któremu odpowiada wodorotlenek żelazowy (zasada) Fe(OH)3; tlenek mie­dziowy CuO i inne. Wszystkie tlenki zasadowe są ciałami stałymi. Tlenkami kwasowymi nazywamy takie tlenki, którym odpowiadają połączenia z wodą należące do klasy kwasów. Tlenki kwasowe nazywamy inaczej bezwodnikami kwasowymi. Nazwa ta powstała stąd, że tlenki kwasowe można otrzymać przez odjęcie wody od kwasów zawierających w swoim składzie tlen: H26O4 = SO:! + Hl.O kwas siarkowy bezwodnik kwasu siarkowego Bezwodniki otrzymują nazwy od nazwy kwasu. Kwasy bez­tlenowe nie posiadają bezwodników kwasowych. Tlenki kwasowe bywają stałe (P2Or, — pięciotlenek fosforu i inne) i gazowe (S02 dwutlenek siarki i inne). Ćwiczenie Rozpoznawanie: a) metali, b) niemetali a. Kawałek sodu lub potasu przechowywanego pod warstwą nafty (gdyż na powietrzu łatwo się utlenia) ogrzać nad palnikiem Bunsena w powietrzu w celu otrzymania (proszku) tlenku sodu lub potasu. Otrzymany tlenek (proszek) zalać wodą. Tworzy się wówczas wodorotlenek sodu, który zabarwia czerwony papierek lakmusowy na kolor niebieski. Dowodzi to, że roztwór tlenku sodu w wodzie ma odczyn zasadowy. * SO.. b. Zapalamy maleńki kawałeczek siarki umieszczony na końcu rurki szklanej. Ostrożnie wąchamy otrzymany dwutlenek siarki (ma zapach silnie gryzący). S + 02 siarka tlen dwutlenek siarki (gaz) dwutlenek siarki (z palącej się siarki) Trzymamy przez chwilę zwilżony wodą niebieski papierek lak- musowy nad płonącą siarką i obserwujemy jego czerwienienie. 2,miana barwy niebieskiego papierka lakmusowego na czerwony jest dowodem, że powstający tlenek ma charakter kwasowy, a to jest właściwe dla niemetali. Czyli stwierdziliśmy, że siarka jest niemetalem. I S02 + H20 L^ H,.SO;5 woda kwas siarkawy który zmienił barwę niebieskiego papierka lakmusowego na czerwony Ćwiczenie Działanie na metale kwasami a. Działanie kwasów na magnez. Umieszczamy na szkle krople rozcieńczonych roztworów różnych kwasów i wkładamy w nie maleńkie kawałeczki magnezu. Obser­wujemy wydzielanie się wodoru np. 2HC1 + Mg > MgCl2 + H2 | kwas magnez chlorek wodór solny magnezu (gaz) Z chwilą gdy wydzielanie się wodoru skończy się (magnezu powinno być tyle, by część jego pozostała w cieczy), odparowujemy krople i oglądamy pozostałe na szkle sole. b. Działanie różnych kwasów na żelazo. Powtarzamy doświadczenie jak z magnezem, lecz zamiast magnezu bierzemy małe kawałeczki żelaza Fe + Ha2S04 > FeS04 + H2 Fe + 2HC1 > FeCl2 + H2 tp. c. Działanie kwasu i zasady na glin (aluminium). Umieszczamy na szkle kroplę roztworu zasady i oddzielnie kroplę rozcieńczonego roztworu kwasu solnego lub siarkowego. Do kropli kładziemy po kawałeczku oczyszczonego drutu glinowego. Obser­wujemy w obydwu wypadkach reakcję z wydzielaniem wodoru. W celu przyspieszenia reakcji można szkło ogrzać. Po skończonym wydzieleniu się wodoru (przy nadmiarze metalu) odparowujemy krople i oglądamy pozostały glinian i sól glinową. Glin reaguje z roztworami zasad wypierając wodór. Reakcja przebiega w następujący sposób: najpierw rozpuszcza się w zasa­dzie ochronna błonka tlenku glinu. Następnie glin uwolniony' od osłony reaguje z wodą tworząc wodorotlenek i wydzielając wodór według reakcji: 1 2A1 +6H20 " 2Al(OH)3 + 3H2 f wodorotlenek wodór glinu 2 Al(OH)3+3NaOH > 3H20 + Na3A103 glinian sodowy z roztworami kwasów glin reaguje według reakcji: 2AH-6HC1 > 2A1C13 + 3H2 chlorek wodór glinowy 2A1 + 3H2S04 ► A12(S04)3 + 3H2 siarczan • wodór glinowy Jak wynika z doświadczeń glin reaguje z kwasami i zasadami. Ćwiczenie Wypieranie metali jednego przez drugi Nalewamy do probówki trochę rozcieńczonego roztworu siar­czanu miedziowego. Zanurzamy_do roztworu _drucik_albo kawałe­czek metalu (magnezu, glinu, cynku, żelaza). Wyjmujemy metal z roztworu, stwierdzamy na nim osad miedzi. np. CuS04 + Zn > ZnS04 + Cu siarczan cynk siarczan wolna miedź miedzi cynku (która pokrywa drut cynkowy) ;