Явлення у повсякденному житті. Хімічні явища у повсякденному житті

12.ФІЗИЧНІ ТА ХІМІЧНІ ЯВИЩА.
РІВНЯННЯ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ.

З курсу природознавства та фізики ви знаєте, що з тілами та речовинами відбуваються зміни, які поділяються на фізичні та хімічні

Будь-яка хімічна реакція супроводжується зовнішніми ознаками, якими ми й судимо про її протіканні. Це:
1. Поява осаду.
2.Зміна кольору.
3.Виділення газу.
4. Поглинання чи виділення теплоти.
Для протікання хімічної реакції необхідно кілька умов. Перше - приведення в зіткнення реагуючих речовин; друге-подрібнення речовин (найбільше подрібнення досягається розчиненням речовин); третє-для перебігу багатьох реакцій необхідно нагрівання реагуючих речовин до певної температури.
Хімічні реакції можна висловити письмово за допомогою рівнянь хімічних реакцій, які часто називають хімічними рівняннями. Що це таке?
Хімічне рівняння-це умовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних формул та коефіцієнтів.
При складанні рівнянь реакцій необхідно використовувати закон збереження маси речовин, відкритий М.В. Ломоносовим та А.Лавуазьє. Маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що вийшли в результаті.А ви знаєте, що речовини складаються з атомів, тому при складанні хімічних рівнянь ми будемо користуватися правилом: число атомів кожного хімічного елемента вихідних речовин має дорівнювати числу атомів у продуктах реакції.

Алгоритм складання рівнянь реакцій.

Розглянемо алгоритм складання хімічних рівнянь з прикладу взаємодії простих речовин: металів і неметалів друг з одним. Нехай взаємодіють фосфор та кисень (реакція горіння).

1.Записують поруч дані речовини, між ними ставимо знак "+" (тут ми враховуватимемо те, що кисень двоатомна молекула), а після них стрілку-як знак рівності.

Р+О 2

2.Записуємо після стрілки формулу продукту реакції:

Р+О 2 Р 2 Про 5

3. Зі схеми видно, що зліва кисню-2 атома, справа-5, а відповідно до закону збереження маси речовин, число атомів даного хімічного елемента має бути однаковим. Щоб зрівняти їхнє число, знаходимо найменше загальне кратне. Для 2 і 5 це буде число 10. Ділимо найменше загальне кратне на число атомів у формулах. 10:2 = 5, 10:5 = 2, це і будуть коефіцієнти, лоторі ставляться відповідно перед киснем Про 2 і оксидом фосфору (V) Р 2 Про 5 .

Р+5О 2 2Р 2 Про 5
кисню зліва і справа стало по 10 (5 · 2 = 10, 2 · 5 = 10)

4.Коефіцієнт відноситься до всієї формули і ставиться перед нею. Після його постановки праворуч фосфору стало 2 · 2 = 4 атоми. А зліва 1 (коефіцієнт 1 не ставиться). Отже перед фосфором ставимо коефіцієнт 4.

4Р+5О 2 2Р 2 Про 5

Це і є остаточний запис хімічного рівняння.
Читається: чотири пе плюс п'ять о-два дорівнює два пе-два о-п'ять.

У цій статті Ви дізнаєтесь про 10 найбільш повсякденних хімічних реакційу житті!

Реакція №1 - Фотосинтез

Рослини застосовують хімічну реакцію фотосинтез, щоб перетворити вуглекислий газ у воду, їжу та кисень. Фотосинтез- Одна з найпоширеніших і найважливіших хімічних реакцій у житті. Тільки завдяки фотосинтезу рослини виробляють собі і тварин їжу, він перетворює вуглекислий газ на кисень. 6 СО2 + 6 Н2О + світло → C6H12O6 + 6 O2

Реакція №2 – Аеробне клітинне дихання

Аеробне клітинне дихання- це протилежний процес фотосинтезу в тому, що енергія молекул у поєднанні з киснем, яким ми дихаємо, з метою вивільнення енергії, необхідним для наших клітин, плюс вуглекислий газ та вода. Енергія, яку використовують клітини, є хімічною реакцією у форматі АТФ.

Загальне рівняння аеробного клітинного дихання: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + energy (36 ATPs)

Реакція №3 - Анаеробне дихання

На відміну від аеробного клітинного дихання, анаеробне диханняописує набір хімічних реакцій, які дозволяють клітинам одержувати енергію від складних молекул без кисню. Ваші клітини в м'язах виконують анаеробне дихання, коли Ви вичерпаєте кисень, який він постачає, наприклад, під час інтенсивних або тривалих фізичних вправ. Анаеробне дихання дріжджів та бактерій використовується для бродіння, виробництва етанолу, діоксиду вуглецю та інших хімічних речовин, які виробляють сир, вино, пиво, хліб та багато інших продуктів харчування.

Загальне хімічне рівняння для анаеробного дихання: C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + енергія

Реакція № 4 – Горіння

Щоразу, коли Ви запалюєте сірник, палите свічку, розводите вогонь або запалюєте гриль, Ви бачите реакцію горіння. Реакція горінняпоєднує в собі енергетичні молекули з киснем, з утворенням діоксиду вуглецю та води.

Наприклад, реакція горіння пропану, знайдена в газових грилях та деяких камінів, є: C 3 H 8 + 5O 2 → 4H 2 O + 3CO 2 + енергія

Реакція № 5 - Іржа

Згодом залізо стає червоним, листкове прикриття під назвою іржа. Це приклад реакції окиснення. Інші побутові предмети включають формування яр-медянки.

Хімічне рівняння для іржі заліза: Fe + O 2 + H 2 O → Fe 2 O 3 . XH 2 O

Реакція №6 - Змішування хімічних речовин

Якщо змішати оцет із харчовою содою або молоко з розпушувачем у рецепті, Ви побачите, як відбудеться обмін реакціями. Інгредієнти рекомбінують з утворенням діоксиду вуглецю та води. Вуглекислий газутворює бульбашки та допомагає випічці піднятися.

Насправді ця реакція досить проста, але часто складається з кількох етапів. Ось загальне хімічне рівняннядля реакції соди з оцтом: HC 2 H 3 O 2 (aq) + NaHCO 3 (aq) → NaC 2 H 3 O 2 (aq) + H 2 O() + CO 2 (g)

Реакція № 7 - Батарейка

Електрохімічні чи окислювально-відновні реакції батарейкивикористовують для перетворення хімічної енергії на електричну енергію. Спонтанні оксилительно-відновлювальні реакції протікають у гальванічних елементах, тоді як неспонтанні відбуваються електролізерах.

Реакція №8 - Травлення

Тисячі хімічних реакцій відбуваються у процесі травлення. Як тільки Ви поклали їжу в рот, фермент у слині, амілаз, починає руйнувати цукор та інші вуглеводні у простіші форми, щоб Ви могли поглинути їжу. Соляна кислотау шлунку вступає в реакцію з їжею, щоб розбити її, тоді як ферменти розщеплюють білки та жири, щоб ті могли пройти по крові через стінки кишечника.

Реакція № 9 – Кислотно-лужна

Щоразу, коли Ви об'єднуєте кислоти з основою, Ви виконуєте кислотно-лужну реакцію. Це реакція нейтралізація кислоти та основи з утворенням солі та води.

Хімічне рівняння для кислотно-лужної реакції, яка виробляє хлорид калію: HCl + KOH → KCl + H 2 O

Реакція № 10 - Мило та миючі засоби

Мило та миючі засоби отримані чистим шляхом хімічних реакцій. Милоперетворює бруд в емульсію, а це означає, що масляні плями пов'язані з милом, щоб вони могли бути видалені водою. Миючі засобидіють як поверхнево-активні речовини, знижуючи поверхневий натяг води, щоб вони могли взаємодіяти з маслами, ізолювати та промити їх.

Фізичниминазивають такі явища, у яких немає відбувається перетворень одних речовин на інші, а змінюються їх агрегатні стану, форма і розміри тел.

ПрикладиОсі: плавлення льоду, витягування дроту, подрібнення граніту, випаровування води.

Хімічниминазивають такі явища, у яких відбувається перетворення одних речовин на інші.

Приклади: горіння дров, почорніння міді,іржавіння заліза.

Надалі хімічні явища ми називатимемо хімічними реакціями.

Ознаки хімічних реакцій. За ними можна судити, чи пройшла хімічна реакція між реагентами чи ні. До таких ознак прийнято відносити такі:

· Зміна кольору: CuSO4 (блакитний) = Cu 2+ + SO4 2-

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

· Виділення газу: СаСО 3 + HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O

· Утворення слабодисоційованих речовин: 2NaOH+H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 +2H 2 O

· Виділення енергії (тепловий або світловий): 2 H 2 (г) + O 2 (г) = 2 H 2 О(ж) + 572 кДж

1. Тісне зіткнення реагуючих речовин (необхідне): H 2 SO 4 + Zn = ZnSO 4 + H 2 2. Нагрівання (можливо) а) для початку реакції

б) постійно Класифікація хімічних реакцій за різними ознаками 1.По наявності межі розділу фаз всі хімічні реакції поділяються на гомогенніі гетерогенніХімічна реакція, що протікає в межах однієї фази, називається гомогенною хімічною реакцією. Хімічна реакція, що протікає на межі розділу фаз, називається гетерогенною хімічною реакцією. У багатостадійній хімічній реакції деякі стадії можуть бути гомогенними, інші - гетерогенними. Такі реакції називаються гомогенно-гетерогенними. Залежно числа фаз, які утворюють вихідні речовини та продукти реакції, хімічні процеси можуть бути гомофазними (вихідні речовини та продукти знаходяться в межах однієї фази) та гетерофазними (вихідні речовини та продукти утворюють декілька фаз). Гомо- та гетерофазність реакції не пов'язана з тим, чи є реакція гомо- або гетерогенною. Тому можна виділити чотири типи процесів: Гомогенні реакції (гомофазні). У реакціях такого типу реакційна суміш є гомогенною, а реагенти та продукти належать одній і тій же фазі. Прикладом таких реакцій можуть бути реакції іонного обміну, наприклад, нейтралізація розчину кислоти розчином луги: Гетерогенні гомофазні реакції. Компоненти знаходяться в межах однієї фази, проте реакція протікає межі розділу фаз, наприклад, поверхні каталізатора. Прикладом може бути гідрування етилену на нікелевому каталізаторі: Гомогенні гетерофазні реакції. Реагенти та продукти у такій реакції існують у межах декількох фаз, проте реакція протікає в одній фазі. Так може проходити окиснення вуглеводнів у рідкій фазі газоподібним киснем. Гетерогенні гетерофазні реакції. У цьому випадку реагенти перебувають у різному фазовому стані, продукти реакції також можуть перебувати у будь-якому фазовому стані. Реакційний процес протікає межі розділу фаз. Прикладом може бути реакція солей вугільної кислоти (карбонатів) з кислотами Бренстеда: 2.По зміні ступенів окислення реагентів[ред. [ред.] В даному випадку розрізняють Окислювально-відновні реакції, в яких атоми одного елемента (окислювача) відновлюються , тобто знижують свій рівень окислення, а атоми іншого елемента (відновника) окислюються тобто підвищують свій ступінь окислення. Окремим випадком окислювально-відновних реакцій є реакції конпропорціонування, в яких окислювачем і відновником є атоми одного і того ж елемента, що знаходяться в різних ступенях окиснення. Приклад окислювально-відновної реакції – горіння водню (відновник) у кисні (окислювач) з утворенням води: Приклад реакції конпропорціонування – реакція розкладання нітрату амонію при нагріванні. Окислювачем в даному випадку виступає азот (+5) нітрогрупи, а відновником - азот (-3) катіону амонію: Не відносяться до окислювально-відновних реакцій, в яких не відбувається зміни ступенів окислення атомів, наприклад: 3.По тепловому ефекту реакції Усі хімічні реакції супроводжуються виділенням чи поглинанням енергії. При розриві хімічних зв'язків у реагентах виділяється енергія, яка йде на освіту нових хімічних зв'язків. У деяких реакціях енергії цих процесів близькі, і в такому разі загальний тепловий ефект реакції наближається до нуля. В інших випадках можна виділити: екзотермічні реакції, що йдуть з виділенням тепла (позитивний тепловий ефект) СН 4 + 2О 2 = СО 2 + 2Н 2 О + енергія (світло, тепло); СаО + Н 2 О = Са(ОН) 2 + Енергія (тепло). ендотермічні реакції в ході яких тепло поглинається (негативний тепловий ефект) із навколишнього середовища. Са(ОН) 2 + енергія (тепло) = СаО + Н 2 Про Тепловий ефект реакції (ентальпію реакції, Δ r H), який часто має дуже важливе значення, можна обчислити за законом Гесса, якщо відомі ентальпії утворення реагентів і продуктів. Коли сума ентальпій продуктів менша від суми ентальпій реагентів (Δ r H< 0) наблюдается выделение тепла, в противном случае (Δ r H >0) – поглинання. 4.По типу перетворень реагуючих частинок[ред. правити вікі-текст] з'єднання: розкладання: заміщення: обміну (в т.ч. тип реакції-нейтралізація): Хімічні реакції завжди супроводжуються фізичними ефектами: поглинанням або виділенням енергії, зміною забарвлення реакційної суміші та ін. Саме за цими фізичними ефектами часто судять про перебіг хімічних реакцій. Реакція з'єднання-Хімічна реакція, в результаті якої з двох або більшого числа вихідних речовин утворюється тільки одна нова.У такі реакції можуть вступати як прості, так і складні речовини. Реакція розкладання-Хімічна реакція, в результаті якої з однієї речовини утворюється кілька нових речовин. У реакції цього типу вступають лише складні сполуки, які продуктами може бути як складні, і прості речовини Реакція заміщення-хімічна реакція, внаслідок якої атоми одного елемента, що входять до складу простої речовини, заміняють атоми іншого елемента у його складному з'єднанні. Як випливає з визначення, у таких реакціях одна з вихідних речовин має бути простою, а інша складною. Реакції обміну- реакція, внаслідок якої дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами 5. За ознакою напряму перебігу хімічні реакції поділяються на незворотні та оборотніНеоборотними

називають хімічні реакції, що протікають лише в одному напрямку(" зліва направо"), внаслідок чого вихідні речовини перетворюються на продукти реакції. Про такі хімічні процеси говорять, що вони протікають "до кінця". До них відносять реакції горіння, а також реакції, що супроводжуються утворенням малорозчинних або газоподібних речовинОборотними

називаються хімічні реакції, що протікають одночасно у двох протилежних напрямках ("зліва направо" і "справа наліво"). У рівняннях таких реакцій знак рівності замінюється двома протилежно спрямованими стрілками. пряму(протікає "зліва направо") і зворотну(Протікає "справа наліво"). Оскільки в ході оборотної реакції вихідні речовини одночасно і витрачаються і утворюються, вони не повністю перетворюються на продукти реакції. Тому про оборотні реакції говорять, що вони протікають "не до кінця". В результаті завжди утворюється суміш вихідних речовин та продуктів взаємодії. 6. За ознакою участі каталізаторів хімічні реакції поділяються на каталітичніі некаталітичніКаталітичними 2SO 2 + O 2 → 2SO 3 (каталізатор V 2 O 5) називають реакції, що протікають у присутності каталізаторів. До реакцій даного типу відносяться багато реакцій розкладання та сполуки. Некаталітичними2NO+O2=2NO 2 називаються багато реакцій, що протікають у відсутність каталізаторів. Це, наприклад, реакції обміну та заміщення.

3 Питання 3

Розвиток уявлень про будову речовини:

Навколо нас постійно протікають різноманітні хімічні реакції. Хімія є щоразу, коли ми готуємо, дихаємо або жуємо. На сковородах та в каструлях відбуваються найскладніші хімічні та біохімічні процеси. У цій статті ви дізнаєтесь, як їх використовувати у повсякденному житті.

1. Аналіз речовин за допомогою рідини-індикатора

Матеріали та інструменти:

Червона капуста;

харчова сода;

каструля;
скляна банка;

чайна ложка;

три склянки.

Хід досвіду

Наріжте капусту тонкими скибочками і залийте окропом.
Коли вода забарвиться у фіолетовий колір, злийте її через ситечко у банку. Вийшла рідина-індикатор.
В одну склянку налийте води і вичавте сік лимона, в іншій - води з харчовою содою, в третю - тільки води.
У кожну склянку додайте ложку рідини-індикатора.

Результат досвіду

Вода з лимоном забарвлюється в рожевий колір, вода з содою - в синьо-зелений, чиста вода набуває кольору рідини-індикатора.

Red cabbage indicator

Наукове пояснення

Відвар червоної капусти є індикатором - речовиною, здатною змінювати колір залежно від того, чи воно взаємодіє з кислотою (у нашому випадку стає рожевим) або з основою (стає синім або зеленим, як у другій склянці). У ході досвіду рідина-індикатор дала зрозуміти, що в першій склянці знаходиться кисла речовина, у другій - основа, а вода в третій склянці є нейтральною речовиною.

2. Як видалити накип у чайнику?

Матеріали та інструменти:

лимонна кислота;

Хід досвіду

Потрібно розвести в 1 літрі води 1-2 чайні ложки кислоти.
Залити розчин у чайник та прокип'ятити.
Обполоснути чайник і прокип'ятити воду «вхолосту».

Результат досвіду

Накип зникне без сліду, легко відшарувати під дією кислоти.

Наукове пояснення

Накип складається здебільшого з карбонату кальцію, який утворюється при розкладанні гідрокарбонату кальцію, що міститься в природних водах. В результаті реакції під дією лимонної кислоти утворюються розчинний у воді цитрат кальцію, вуглекислий газ та вода.

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

3. Чи свіжа риба?

Матеріали та інструменти:

рідина-індикатор (див. п. 1);

чайна ложка.

Хід досвіду

На тулуб риби робимо глибокий надріз.
Залийте у надріз ложку рідини-індикатора.

Результат досвіду

Якщо надріз набув рожевого або бузкового відтінку, риба свіжа. Синій або зелений колір свідчить про інше.

Наукове пояснення

Будучи добрим індикатором, відвар червоної капусти дозволив нам визначити кислотність середовища. Слабо-бузкове або рожеве забарвлення вказує на нейтральну або слабокислу реакцію - значить, риба гарної якості.

Синій або зелений колір свідчить про лужне середовище, тобто риба зіпсувалася. Натисніть , щоб дізнатися з чого можна приготувати природний рН-індикатор в домашніх умовах.

4. Чи є в молоці крохмаль?

Найвірніший спосіб визначити, чи є в молоці крохмаль - капнути туди трохи йоду. У знежирене молоко нерідко додають крохмаль, щоб надати йому густини.

Матеріали та інструменти:

розчин йоду;

Хід досвіду

Наливаємо у склянку трохи молока.
Капаємо йод.
Спостерігаємо за реакцією.

Результат досвіду

Якщо рідина набула синюватого відтінку, значить, у молоці є крохмаль. Якщо нею пішли жовті кола, то вам пощастило: добавок у такому молоці немає.

Наукове пояснення

Розчин йоду спрацював як індикатор: при контакті з крохмалем він змінив колір.

5. Чи свіже молоко?

Матеріали та інструменти:

харчова сода;

Хід досвіду

Наливаємо півсклянки молока.
Всипаємо ½ ч. л. соди.
Спостерігаємо за реакцією.

Результат досвіду

Якщо з'явилася піна, молоко прокисло.

Наукове пояснення

При додаванні бікарбонату натрію (соди) у кисле середовище відбувається реакція нейтралізації. Кислота і луг (сода) нейтралізують один одного, виділяючи вуглекислий газ, який спінює суміш.

6. Готуємо лимонад

Матеріали та інструменти:

лимонна кислота;

харчова сода;

Хід досвіду

Насипаємо в пробірку по одній чайній ложці лимонної кислоти та соди, потім додаємо дві чайні ложки цукрового піску.
Пересипаємо всю суміш у суху чисту чашку, ретельно перемішуємо.
Поділяємо суміш на кілька рівних частин. Кожну частину можна запакувати в пакетик.
Одну таку частину висипати у склянку та залити водою.

Результат досвіду

Вийде шипучий і газований напій, що освіжає, як лимонад.

Наукове пояснення

При взаємодії лимонної кислоти та гідрокарбонату натрію відбувається реакція нейтралізації. Отримуємо натрієву сіль лимонної кислоти, вуглекислий газ та воду.

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

7. Як зварити тріснуте яйце?

Матеріали та інструменти:

Хід досвіду

У киплячу підсолену воду кладемо яйце і варимо 5 хвилин|мінути|.

Результат досвіду

Яйце звариться і не витіче зі шкаралупи.

Наукове пояснення

Сіль діє білок, як коагулянт на колоїдний розчин. В результаті білок згортається у щілини шкаралупи.