Феномени в ежедневието. Химически явления в ежедневието

12. ФИЗИЧНИ И ХИМИЧНИ ЯВЛЕНИЯ.
УРАВНЕНИЯ НА ХИМИЧНИТЕ РЕАКЦИИ.

От курса по естествена история и физика знаете, че настъпват промени в телата и веществата, които се делят на физични и химични

Всяка химическа реакция е придружена от външни признаци, по които съдим за нейното протичане. това:
1. Появата на утайка.
2. Промяна на цвета.
3. Изпускане на газ.
4. Поглъщане или отделяне на топлина.
Необходими са няколко условия за протичане на химическа реакция. Първият е привеждането на реагиращи вещества в контакт; второто е смилането на вещества (най-голямото смилане се постига чрез разтваряне на вещества); Трето, за протичането на много реакции е необходимо реагиращите вещества да се нагреят до определена температура.
Химичните реакции могат да бъдат изразени писмено с помощта на уравнения на химични реакции, често наричани химични уравнения. какво е това
Химичното уравнение е условно представяне на химическа реакция с помощта на химични формули и коефициенти.
При съставяне на реакционни уравнения е необходимо да се използва законът за запазване на масата на веществата, открит от М.В. Ломоносов и А. Лавоазие. Масата на веществата, които са влезли в реакция, е равна на масата на веществата, получени от нея.И знаете, че веществата се състоят от атоми, следователно, когато съставяме химични уравнения, ще използваме правилото: броят на атомите на всеки химичен елемент от изходните вещества трябва да бъде равен на броя на атомите в продуктите на реакцията.

Алгоритъм за съставяне на уравнения на реакциите.

Нека разгледаме алгоритъма за съставяне на химични уравнения, като използваме примера за взаимодействие на прости вещества: метали и неметали един с друг. Оставете фосфора и кислорода да взаимодействат (реакция на горене).

1. Запишете тези вещества едно до друго, поставете знак „+“ между тях (тук ще вземем предвид факта, че кислородът е двуатомна молекула), а след тях стрелка като знак за равенство.

P+O 2

2. Запишете формулата на реакционния продукт след стрелката:

P+O 2 P 2 O 5

3. От диаграмата става ясно, че отляво има 2 кислородни атома, отдясно 5 и в съответствие със закона за запазване на масата на веществата, броят на атомите на даден химичен елемент трябва да бъде еднакъв. За да изравним броя им, намираме най-малкото общо кратно. За 2 и 5 това ще бъде числото 10. Разделете най-малкото общо кратно на броя на атомите във формулите. 10:2=5, 10:5=2, това ще бъдат коефициентите, които се поставят съответно пред кислород O 2 и фосфорен оксид (V) P 2 O 5.

Р+5О 2 2Р 2 О 5
кислородът отляво и отдясно стана по 10 (5 2 = 10, 2 5 = 10)

4. Коефициентът се отнася за цялата формула и се поставя пред нея. След като го поставим отдясно, фосфорът стана 2·2=4 атома. И отляво е 1 (коефициент 1 не е поставен, това означава, че поставяме коефициент 4 пред фосфора).

4P+5O 2 2P 2 O 5

Това е окончателният запис на химическото уравнение.
Той гласи: четири пе плюс пет о-две е равно на две пе-две о-пет.

В тази статия ще научите за 10-те най-ежедневни химически реакциив живота!

Реакция No1 – Фотосинтеза

Растенията използват химическа реакция фотосинтезаза превръщане на въглеродния диоксид във вода, храна и кислород. фотосинтеза- една от най-честите и важни химични реакции в живота. Само чрез фотосинтеза растенията произвеждат храна за себе си и за животните; тя превръща въглеродния диоксид в кислород. 6 CO2 + 6 H2O + светлина → C6H12O6 + 6 O2

Реакция № 2 - Аеробно клетъчно дишане

Аеробно клетъчно дишане- Това е обратният процес на фотосинтезата, тъй като енергията на молекулите се комбинира с кислорода, който дишаме, за да освободи енергията, необходима на нашите клетки, плюс въглероден диоксид и вода. Енергията, използвана от клетките, е химическа реакция под формата на АТФ.

Общото уравнение за аеробно клетъчно дишане е: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + енергия (36 ATP)

Реакция №3 - Анаеробно дишане

За разлика от аеробното клетъчно дишане, анаеробно дишанеописва набор от химични реакции, които позволяват на клетките да получават енергия от сложни молекули без кислород. Вашите мускулни клетки извършват анаеробно дишане, когато ви свърши доставяният от тях кислород, например по време на интензивно или продължително упражнение. Анаеробното дишане на дрожди и бактерии се използва за ферментация, произвеждаща етанол, въглероден диоксид и други химикали, които произвеждат сирене, вино, бира, хляб и много други храни.

Общото химично уравнение за анаеробно дишане е: C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + енергия

Реакция No4 - Изгаряне

Всеки път, когато запалите кибрит, запалите свещ, запалите огън или запалите скара, виждате реакция на горене. Реакция на горенекомбинира енергийни молекули с кислород, за да образува въглероден диоксид и вода.

Например реакцията на изгаряне на пропан, открита в газовите скари и някои камини, е: C 3 H 8 + 5O 2 → 4H 2 O + 3CO 2 + енергия

Реакция #5 - Ръжда

С течение на времето желязото става червено, слоесто покритие, наречено ръжда. Това е пример за реакция на окисление. Други предмети от бита включват формиране на verdigris.

Химично уравнение за ръждата на желязото: Fe + O 2 + H 2 O → Fe 2 O 3. XH2O

Реакция #6 - Смесване на химикали

Ако смесите оцет със сода за хляб или мляко с бакпулвер в дадена рецепта, ще видите, че възниква обмен на реакции. Съставките се рекомбинират, за да се получи въглероден диоксид и вода. Въглероден двуокиссъздава мехурчета и помага на печените изделия да бухнат.

На практика тази реакция е доста проста, но често се състои от няколко стъпки. Ето го генерала химично уравнениеза реакцията на сода с оцет: HC 2 H 3 O 2 (aq) + NaHCO 3 (aq) → NaC 2 H 3 O 2 (aq) + H 2 O() + CO 2 (g)

Реакция #7 - Батерия

Електрохимични или редокс реакции батерииизползвани за преобразуване на химическата енергия в електрическа. Спонтанните окислително-редукционни реакции възникват в галваничните елементи, докато неспонтанните се случват в електролизаторите.

Реакция #8 - Храносмилане

По време на процеса протичат хиляди химични реакции храносмилането. Веднага след като поставите храна в устата си, ензимът в слюнката ви амилаза, започва да разгражда захарта и другите въглеводороди в по-прости форми, за да можете да усвоявате храната. Солна киселинав стомаха той реагира с храната, за да я разгради, докато ензимите разграждат протеините и мазнините, за да могат да преминат през кръвта през стените на червата.

Реакция No9 - Киселинно-основна

Всеки път, когато комбинирате киселина с основа, вие изпълнявате киселинно-алкална реакция. Това е реакцията на неутрализация на киселина и основа за образуване на сол и вода.

Химично уравнение за киселинно-алкална реакция, който произвежда калиев хлорид: HCl + KOH → KCl + H2O

Реакция #10 - Сапуни и перилни препарати

Сапуните и детергентите се получават чрез чисти химични реакции. сапунемулгира мръсотията, което означава, че маслените петна са свързани със сапуна, така че могат да бъдат отстранени с вода. Детергентидействат като повърхностноактивни вещества, намалявайки повърхностното напрежение на водата, така че да могат да взаимодействат с маслата, като ги изолират и отмиват.

ФизическиТе наричат ​​такива явления, при които няма трансформации на едно вещество в друго, но се променя тяхното агрегатно състояние, формата и размерите на телата.

Примери: топене на лед, издърпване на тел, къртене на гранит, изпаряване на вода.

химическиТова са явленията, при които се извършва превръщането на едно вещество в друго.

Примери: изгаряне на дърва, почерняване на мед, ръждясване на желязо.

По-нататък ще наричаме химичните явления химични реакции.

Признаци на химични реакции. По тях може да се прецени дали е настъпила химическа реакция между реагентите или не. Тези знаци включват следното:

Промяна на цвета: CuSO4 (синьо) = Cu 2+ + SO4 2-

· Валежи: CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O

Изпускане на газ: CaCO 3 + HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O

· Образуване на слабо дисоциирани вещества: 2NaOH+H2SO4 = Na2SO4 +2H2O

Освобождаване на енергия (топлинна или светлинна): 2 H 2 (g) + O 2 (g) = 2 H 2 O (l) + 572 kJ

1. Тесен контакт на реагиращите вещества (задължително): H 2 SO 4 + Zn = ZnSO 4 + H 2 2. Нагряване (възможно) а) за започване на реакцията

б) постоянно Класификация на химичните реакции по различни критерии 1. Въз основа на наличието на фазова граница всички химични реакции се разделят на хомогененИ разнородниНарича се химическа реакция, протичаща в една фаза хомогенна химична реакция. Химическата реакция, протичаща на границата, се нарича хетерогенна химична реакция. В многоетапна химическа реакция някои етапи могат да бъдат хомогенни, докато други могат да бъдат хетерогенни. Такива реакции се наричат хомогенно-разнородно. В зависимост от броя на фазите, които образуват изходните материали и реакционните продукти, химичните процеси могат да бъдат хомофазни (изходните вещества и продукти са в една фаза) и хетерофазни (изходните вещества и продукти образуват няколко фази). Хомо- и хетерофазността на реакцията не е свързана с това дали реакцията е хомо- или хетерогенна. Следователно могат да се разграничат четири вида процеси:Хомогенни реакции (хомофазни) . При този тип реакция реакционната смес е хомогенна и реагентите и продуктите принадлежат към една и съща фаза. Пример за такива реакции са йонообменните реакции, например неутрализация на киселинен разтвор с алкален разтвор:. Компонентите са в една фаза, но реакцията протича на фазовата граница, например на повърхността на катализатора. Пример за това е хидрогенирането на етилен върху никелов катализатор: Хомогенни хетерофазни реакции. Реагентите и продуктите в такава реакция съществуват в няколко фази, но реакцията протича в една фаза. Така може да се осъществи окислението на въглеводородите в течна фаза с газообразен кислород. Хетерогенни хетерофазни реакции. В този случай реагентите са в различни фазови състояния, а реакционните продукти също могат да бъдат във всяко фазово състояние. Реакционният процес протича на фазовата граница. Пример е реакцията на соли на въглена киселина (карбонати) с киселини на Брьонстед: 2. Чрез промяна на степента на окисление на реагентите[редактиране | редактиране на wiki текст] В този случай се прави разлика между редокс реакции, при които атомите на един елемент (окислител) се възстановяват , тоест понижават степента си на окисление, а атомите на друг елемент (редуциращ агент) окислявам , тоест повишават степента си на окисление. Специален случай на окислително-възстановителните реакции са реакциите на пропорциониране, при които окислителят и редукторът са атоми на един и същ елемент в различни степени на окисление.< 0) наблюдается выделение тепла, в противном случае (Δ r H >Пример за редокс реакция е изгарянето на водород (редуциращ агент) в кислород (окислител) за образуване на вода: Пример за реакция на смесване е реакцията на разлагане на амониев нитрат при нагряване. В този случай окислителят е азот (+5) от нитрогрупата, а редукторът е азот (-3) от амониевия катион: Те не принадлежат към редокс реакции, при които няма промяна в степента на окисление на атоми, например: 3. Според топлинния ефект на реакцията Всички химични реакции са съпроводени с отделяне или поглъщане на енергия. Когато химичните връзки в реагентите се разрушат, се освобождава енергия, която се използва главно за образуване на нови химични връзки. При някои реакции енергиите на тези процеси са близки и в този случай общият топлинен ефект на реакцията се доближава до нула. В други случаи можем да разграничим: екзотермични реакции, които протичат с отделянето на топлина (положителен топлинен ефект) CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + енергия (светлина, топлина); CaO + H 2 O = Ca (OH) 2 + енергия (топлина).ендотермични реакции, при които се абсорбира топлина (отрицателен топлинен ефект) от околната среда. Ca(OH) 2 + енергия (топлина) = CaO + H 2 O Топлинният ефект на реакция (енталпия на реакцията, Δ r H), който често е много важен, може да се изчисли с помощта на закона на Хес, ако енталпиите на образуване на реагентите и продуктите са известни. Когато сумата от енталпиите на продуктите е по-малка от сумата от енталпиите на реагентите (Δ r H-химична реакция, при която от едно вещество се образуват няколко нови вещества. Реакциите от този тип включват само сложни съединения и техните продукти могат да бъдат както сложни, така и прости вещества Реакция на заместване- химическа реакция, в резултат на която атомите на един елемент, които са част от просто вещество, заместват атомите на друг елемент в неговото сложно съединение. Както следва от определението, при такива реакции едно от изходните вещества трябва да бъде просто, а другото сложно. Обменни реакции- реакция, в резултат на която две сложни вещества обменят своите съставни части 5. Въз основа на посоката на протичане химичните реакции се разделят на необратими и обратимиНеобратимо се наричат ​​химически реакции, които протичат само в една посока отляво надясно"), в резултат на което изходните вещества се трансформират в реакционни продукти. За такива химични процеси се казва, че протичат "до края". реакции на горене, а също така реакции, придружени от образуването на слабо разтворими или газообразни веществаРеверсивна са химични реакции, които протичат едновременно в две противоположни посоки („от ляво на дясно“ и „от дясно на ляво“) знакът за равенство се заменя с две противоположно насочени стрелки между две едновременно протичащи реакции. те се отличават прав(тече отляво надясно) и обратен(протича „отдясно наляво“). Тъй като по време на обратима реакция изходните вещества се изразходват и образуват едновременно, те не се превръщат напълно в реакционни продукти, следователно се казва, че обратимите реакции протичат „не напълно“. В резултат на това винаги се образува смес от изходни вещества и реакционни продукти. 6. Въз основа на участието на катализаторите химичните реакции се делят наИ каталитиченнекаталитичен

3 Каталитичен 2SO 2 + O 2 → 2SO 3 (катализатор V 2 O 5) са реакции, които протичат в присъствието на катализатори. В уравненията на такива реакции химичната формула на катализатора е посочена над знака за равенство или знака за обратимост, понякога. заедно с обозначаването на условията на възникване. Реакциите от този тип включват много реакции на разлагане и комбиниране.

Некаталитичното 2NO+O2=2NO 2 се отнася до много реакции, протичащи в отсъствието на катализатори. Това са например реакции на обмен и заместване.

Около нас непрекъснато протичат различни химични реакции. Химията присъства всеки път, когато готвим, дишаме или дъвчем. В тиганите и тенджерите протичат сложни химични и биохимични процеси. В тази статия ще научите как да ги използвате в ежедневието.

1. Анализ на вещества с помощта на индикаторна течност

Материали и инструменти:

    червено зеле;

  • сода бикарбонат;

    саксия;

  • стъклен буркан;

    чаена лъжичка;

    три чаши.

Напредък на експеримента

  1. Нарежете зелето на тънки филийки и го залейте с вряща вода.
  2. Когато водата стане лилава, я изсипете през цедка в буркан. Резултатът беше индикаторна течност.
  3. Налейте вода в една чаша и изстискайте лимонов сок, вода и сода за хляб в друга, а в третата просто вода.
  4. Добавете лъжица индикаторна течност към всяка чаша.

Резултат от опита

Водата с лимон става розова, водата със сода става синьо-зелена, чистата вода придобива цвета на индикаторна течност.

индикатор за червено зеле

Научно обяснение

Отварата от червено зеле е индикатор - вещество, което може да променя цвета си в зависимост от това дали взаимодейства с киселина (в нашия случай става розово) или с основа (става синьо или зелено, както във втората чаша). По време на експеримента индикаторната течност показа ясно, че първата чаша съдържа киселинно вещество, втората съдържа основа, а водата в третата чаша е неутрално вещество.

2. Как да премахнете котления камък от чайник?

Материали и инструменти:

  • лимонена киселина;

Напредък на експеримента

  1. Трябва да разредите 1-2 супени лъжици киселина в 1 литър вода.
  2. Изсипете разтвора в чайник и кипнете.
  3. Изплакнете чайника и сварете водата „на празен ход“.

Резултат от опита

Скалата ще изчезне без следа, лесно ще се отлепи под въздействието на киселина.

Научно обяснение

Котленият камък се състои предимно от калциев карбонат, който се образува от разлагането на калциевия бикарбонат, открит в естествените води. В резултат на реакцията под въздействието на лимонена киселина се образуват водоразтворим калциев цитрат, въглероден диоксид и вода.

2C₆H₈O₇ + 3CaCO3 = Ca3(C₆H5O₇)₂ + 3CO₂ + 3H₂O

3. Рибата прясна ли е?

Материали и инструменти:

    индикаторна течност (виж параграф 1);

    чаена лъжичка.

Напредък на експеримента

  1. Правим дълбок разрез по тялото на рибата.
  2. Изсипете лъжица индикаторна течност в разреза.

Резултат от опита

Ако разрезът стане розов или лилав, рибата е прясна. Синьо или зелено означава друго.

Научно обяснение

Като добър индикатор чорбата от червено зеле ни позволи да определим киселинността на средата. Леко лилав или розов цвят показва неутрална или леко кисела реакция - което означава, че рибата е с добро качество.

Син или зелен цвят показва алкална среда, тоест рибата се е развалила. Щракнете, за да разберете какво друго можете да използвате, за да приготвите естествен pH индикатор у дома.

4. Млякото съдържа ли нишесте?

Най-сигурният начин да определите дали има нишесте в млякото е да капнете малко йод в него. Нишестето често се добавя към обезмасленото мляко, за да стане по-гъсто.



Материали и инструменти:

  • йоден разтвор;

Напредък на експеримента

  1. Налейте малко мляко в чаша.
  2. Капваме йод.
  3. Гледаме реакцията.

Резултат от опита

Ако течността е придобила синкав оттенък, това означава, че в млякото има нишесте. Ако върху него се появят жълтеникави кръгове, тогава имате късмет: в това мляко няма добавки.

Научно обяснение

Йодният разтвор работи като индикатор: при контакт с нишесте той променя цвета си.

5. Млякото прясно ли е?

Материали и инструменти:

  • сода бикарбонат;

Напредък на експеримента

  1. Налейте половин чаша мляко.
  2. Добавете ½ ч.л. сода
  3. Гледаме реакцията.

Резултат от опита

Ако се появи пяна, млякото е вкиснало.

Научно обяснение

Когато натриев бикарбонат (сода) се добави към кисела среда, възниква реакция на неутрализация. Киселината и основата (содата) се неутрализират взаимно, отделяйки въглероден диоксид, който разпенва сместа.

6. Приготвяне на лимонада

Материали и инструменти:

    лимонена киселина;

    сода бикарбонат;

Напредък на експеримента

  1. Изсипете по една чаена лъжичка лимонена киселина и сода в епруветка, след което добавете две чаени лъжички гранулирана захар.
  2. Изсипете цялата смес в суха, чиста чаша и разбъркайте добре.
  3. Разделете сместа на няколко равни части. Всяка част може да се опакова в торба.
  4. Изсипете една такава част в чаша и я напълнете с вода.

Резултат от опита

Резултатът е ефервесцентна и газирана напитка, освежаваща като лимонада.

Научно обяснение

Когато лимонената киселина взаимодейства с натриев бикарбонат, възниква реакция на неутрализация. Получаваме натриева лимонена киселина, въглероден диоксид и вода.

Н₃С₆Н5О₇ + 3NaHCO₃ –> Na3C₆H₅O₇ + 3CO₂ + 3H₂O

7. Как се сварява пукнато яйце?

Материали и инструменти:

Напредък на експеримента

Поставете яйцето във вряща подсолена вода и гответе 5 минути.

Резултат от опита

Яйцето ще бъде сварено и няма да изтече от черупката.



Научно обяснение

Солта действа на протеина като коагулант на колоиден разтвор. В резултат на това протеинът коагулира в пукнатините на черупката.