Chemical Reactions | Protocol (Translated to Russian)

2.8: Химические реакции

Обзор

Химическая реакция – это процесс, с помощью которого связи в атомах веществ перестраиваются для генерации новых веществ. Материя не может быть создана или уничтожена в результате химической реакции – тот же тип и количество атомов, которые составляют реакционные средства, все еще присутствуют в продуктах. Просто перегруппировка химических связей производит новые соединения.

Химические реакции перегруппировывают атомы в новые вещества

Химическая реакция принимает стартовые материалы-реагенты- и изменяет их в различные вещества-продукты. Элементов одинаковы по обе стороны уравнения, но после реакции они попадают в другие соединения. В химических реакциях связи между атомами ломаются и реформируются, что означает, что общие электроны между атомами перестраиваются. Реакции могут быть спонтанными, или они могут происходить только в присутствии источника энергии, например, тепла или света. Кроме того, макромолекулы могут выступать в качестве ферментов-катализаторов, которые значительно ускоряют химические реакции. Большинство биологических реакций потребовали бы слишком много времени для завершения в отсутствии ферментов.

Химические реакции могут быть необратимыми или обратимыми

Некоторые типы реакций будут действовать необратимо, пока все реагирующие не будут использованы, в то время как другие обратимы, с продуктами, которые могут быть преобразованы обратно в реагенты, если условия меняются. Некоторые виды химических реакций, такие как реакции горения или реакции осадков, которые образуют твердый продукт из двух растворенных веществ, как правило, продолжаются только в одном направлении. Примером необратимой реакции является сжигание углеводородного топлива в присутствии атмосферного кислорода, который производит тепловую и световую энергию, углекислый газ и воду. Другие реакции происходят в любом направлении до тех пор, пока реагенты и продукты находятся в равновесии – точка, в которой нет явных изменений в реагентах или продуктах.

Закон сохранения материи и сбалансированные химические уравнения

При химической реакции материя не может быть создана или уничтожена — этот принцип известен как Закон сохранения материи. Тем не менее, продукты, которые формируются, часто содержат другие соотношения атомов по сравнению с реагентами. Сбалансированное химическое уравнение содержит все атомы по обе стороны уравнения, включая коэффициенты при продуктах и реагентах, такие, что общие количества каждого типа атома равны по обе стороны уравнения. Коэффициент применяется ко всем атомам соединения, подобно математическому коэффициенту, применимому ко всем переменным, содержащимся в скобках. Например, реакция образования (генерации) воды из водорода и кислорода (газов):

H₂ + O₂ → H₂O

В этом несбалансированном уравнении с каждой стороны содержится по два атома водорода, но количества атомов кислорода неравны. Чтобы сбалансировать уравнение, коэффициенты добавляются так, что оказывается равное количество атомов водорода и кислорода с обеих сторон:

2H₂ + O₂ → 2H ₂O

В сбалансированном уравнении в общей сложности присутствует четыре атома водорода и два атома кислорода на каждой стороне уравнения.

Химические реакции заставляют клетки функционировать

Два важных процесса, которые буквально поддерживают жизнь на Земле, — это фотосинтез, который преобразует солнечный свет в шестиуглеродную глюкозу, и клеточное дыхание, которое преобразует глюкозу в полезную энергию. Оба этих процесса, по своей сути, всего лишь пара дополнительных химических реакций. Фотосинтез использует энергию солнечного света для преобразования углекислого газа и воды в глюкозу и молекулярный кислород. Клеточное дыхание затем используется всеми аэробными организмами, чтобы расщепить глюкозу, независимо от того, создают ли они её, или потребляют — в присутствии кислорода для производства энергии для всех своих основных потребностей.

Что происходит с нами, когда мы влюбляемся?

14 февраля 2015

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Любовь проходит несколько стадий, но не обязательно в одном и том же порядке

Ученые установили, какие химические процессы происходят в нас, когда мы влюблены. Стадии всегда одни и те же — но их последовательность может быть какой угодно.

В отношении любви образно применяют слово «химия», но на самом деле любовь — это действительно ряд химических реакций. Ученые считают, что влюбленность запускает в наших организмах ряд процессов, которые в конечном итоге нацелены на сохранение человеческого рода.

Симптомы любви похожи на болезненное состояние: потеющие ладони, потеря аппетита, эйфория, румянец на лице и учащенное сердцебиение.

Любовь проходит через несколько стадий — каждая из них зависит от определенных химических элементов, запускающих в организме соответствующие реакции.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Первая стадия — стадия желания — определяется действием сексуальных гормонов и выражается в поиске партнера

Но порядок, в котором стадии следуют одна за другой, может быть произвольный, подчеркивает исследователь университета Рутгерса в Нью-Джерси Хелен Фишер.

«Вы можете испытывать сильную привязанность к кому-то на работе или в своем круге общения, и лишь спустя многие месяцы или годы что-то происходит, ситуация меняется и неожиданно вы обнаруживаете, что влюбились в этого человека», — объясняет Хелен Фишер.

«То есть сначала идет привязанность, потом приходит романтическая влюбленность, и лишь затем эмоции, связанные с сексуальным влечением. Или мы можете встретить кого-то, кто покажется вам сексуально привлекательным, вы в него влюбляетесь и лишь затем приходите к ощущению глубокой привязанности. Или вы можете внезапно влюбиться, буквально потерять голову из-за кого-то, с кем давным-давно у вас был секс, в тот момент не вызвавший сильных чувств», — продолжает Фишер.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Симптомы любви похожи на болезненное состояние: потеющие ладони, потеря аппетита, эйфория, румянец на лице и учащенное сердцебиение.

На каждой из этих стадий в игру вступают разные химические вещества, и ученые теперь знают, какому процессу какие элементы соответствуют.

Желание (или говоря более грубо, но точно — похоть) вызывается в нас половыми гормонами тестостероном и эстрогеном. Тестостерон — это совсем не исключительно «мужской» гормон. В женском организме он играет такую же важную роль в возбуждении сексуального влечения.

Стадия 2: Влечение

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Долгие отношения базируются на инстинкте заботы о детях и обеспечения их будущего

На этой стадии люди влюбляются, теряют голову и не могут думать ни о чем, кроме предмета вожделения, плохо спят и вечно находятся в состоянии блаженных или тревожных размышлений о нем. У них может даже пропасть аппетит.

На стадии влечения в дело вступает группа нейромедиаторов из группы моноаминов:

• Допамин — то самое вещество, ради которого некоторые вводят в свои организмы кокаин и никотин
• Норадреналин — ближайший родственник адреналина. Заставляет нас потеть, а сердце — учащенно биться.
• Серотонин — главный «двигатель» любви, его недостаток приводит к депрессии, а переизбыток — к натуральному сумасшествию.

Стадия 3: Привязанность

Это чувства, которые возникают в нас, если отношениям суждено продлиться долгое время. Если бы стадия влечения продолжалась бесконечно, вряд ли из них получалось бы что-то путное, кроме кучи детей.

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Окситоцин отвечает за прочную эмоциональную связь между матерью и ребенком

Привязанность — это долговременные добровольные обязательства, это связь между людьми, решающими создать союз и обзавестись потомством.

На этой стадии нервная система выпускает в организм два гормона, которые, как считают ученые, отвечают за социальную связь между людьми:

• Вазопрессин — важный для установления долговременных обязательств химический элемент. Опыты на мышах позволяют сделать вывод, что как только количество вазопрессина уменьшается в организмах самцов, их способность создавать пару с самкой тут же уменьшается. Они перестают заботиться о самке и становятся равнодушны к вниманию к ней со стороны других самцов.
• Окситоцин — выделяется гипоталамусом во время рождения ребенка, а также помогает молочным железам выделять молоко. В социальном отношении помогает укрепить связь между матерью и ребенком. Кроме того, этот гормон выделяется и у мужчин, и у женщин во время оргазма и — как полагают ученые — сближает партнеров эмоционально. Согласно теории, чем больше у вас с партнером секса — тем прочнее ваши отношения!

Свежий взгляд на химические реакции / Хабр

В современной химии существует множество различных классификаций химических реакций, основанных на изменении существенных свойств веществ участвующих в реакции: изменение степени окисления элементов, изменения в различный группах молекул и т.д. В этой статье я хочу предложить тип классификации, основанный не на конечном множестве различных типов реакций, а на иных принципах, которые по моему мнению, позволяют делать некоторые предположения об осуществимости  и условиях реализации той или иной гипотетической или реальной химической реакции.

В настоящее время известно более ста миллионов различных химических веществ, большая часть из которых органические, а точное количество возможных химических реакций настолько велико, что исследовать их все лабораторным путем весьма трудоемкая задача.

Развития компьютерного моделирования во многих отраслях науки и в частности в химии, внедрение перспективных разработок из области искусственного интеллекта, нейронных сетей и машинного обучения позволяет значительно сократить требуемые объемы лабораторных исследований для решения той или иной задачи.

Предлагаемая классификация разрабатывается мной для применения в системах машинного обучения и на текущий момент может являться неполной и/или неточной.

Хочу также отметить, что я не являюсь экспертом в области химии, а лишь увлекаюсь данной наукой как хобби, поэтому возможен непреднамеренный плагиат и другие неточности. Изложенные идеи основаны исключительно на моем понимании химии, поэтому я всегда буду рад квалифицированным комментарии от знающих людей, по обсуждаемой здесь теме.

Итак, отправной точкой этого небольшого исследования будет тот общепризнанный факт, что структура молекулы имеет в химии первостепенное значение. Из чего состоит структура? С математической точки зрения, в общем случае это циклический граф, в вершинах которого находятся атомы, а ребра представлены химическими связями.

Химическая связь весьма интересный объект. По общим представлениям при образовании новой химической связи освобождается некоторое количество энергии, а для разрыва химической связи требуется примерно такое же количество энергии затратить.

В теории химическая реакции выглядит примерно следующим образом: есть реагент или реагенты, которые при определённых условиях (температура; давление; катализатор и т.д.) реагируют между собой и образуют продукт или продукты реакции.

Что происходит в процессе реакции? В общем случае я бы ответил на этот вопрос следующим образом: происходит структурное перераспределение существующих в продукте химических связей, а также образование новых связей и разрыв существующих.

Химическая реакции может выглядеть, например так:

Однако мы начнем с более простых примеров из неорганической химии, для понимания которых будет достаточно школьных знаний. В процессе рассмотрения примеров различных химических реакций я постараюсь объяснить суть предлагаемого метода классификации химических реакций.

Рассмотрим реакцию оксида натрия с водой

Обратим особое внимание на химические связи. Изучив схему реакции, можем сделать вывод о том, что химическая реакция не изменила общее количество и качество химических связей, а лишь распределила их между молекулами в другом порядке.

Можно привести большое количество примеров химических реакций, которые не   меняют общее количество и качество химических связей, а лишь распределяют их между молекулами в другом порядке. Однако реакции с условно бесконечными цепями, типа полимеризации этилена или тетрафторэтилена к данному классу химических реакций причислять не следует, т.к. по аналогии с математикой фактор бесконечности весьма специфичен.

Определим этот класс реакций как распределительные и введем следующее обозначение класса:  +0R0. Первое число указывает на общее изменение степени окисления всех атомов в процессе реакции +N или –N, второе обозначает количество реформированных исходных связей. Знак минус или плюс указывает на то, что реакция необратима, т.е. протекает только в одном направлении, для обратимых реакций знак указывать не будем.

Общепринято разделять данный класс реакций на три типа:

(I)  реакция соединения;

(II) реакция разложения;

(III) реакция обмена.

Далее нам понадобятся некоторые справочные данные о степени окисления:

У всех простых веществ степень окисления равна нулю

Степень окисления кислорода в оксидах всегда равна -2, в соединениях типа перекиси водорода степень окисления кислорода -1 т.к. молекула содержит o-o связь.

Водород в соединении с металлами (в гидридах) проявляет степень окисления −1, а в соединениях с неметаллами, как правило, +1 (кроме $SiH_4, B_2H_6$). Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле должна быть равной нулю, а в сложном ионе — заряду этого иона.

Вооружившись новыми знаниями, рассмотрим реакцию горения метана

Из схемы реакции следует, что общее количество химических связей, как и в предыдущем примере не изменилось, однако все восемь исходных химических связей были преобразованы в процессе реакции. Степень окисления атома углерода изменилась с -4 до +4, и соответственно 4 атома кислорода изменили свою степень окисления с 0 на -2.

Согласно используемой классификации данную реакцию определим как +8R8. Обратную реакцию соответственно можно классифицировать как -8R8. Особо отметим тот факт, что для целей классификации, практическая осуществимость конкретной химической реакции не имеет существенного значения.

И ещё один простой пример

Также следует обратить внимание, что: Общее количество химических связей до и после реакции не изменяется, но это не точно. В  Википедии данный факт объясняют следующим образом:

В химических реакциях должно выполняться правило сохранения алгебраической суммы степеней окисления всех атомов. Именно это правило делает понятие степени окисления столь важным в современной химии. Если в ходе химической реакции степень окисления атома повышается, говорят, что он окисляется, если же степень окисления атома понижается, говорят, что он восстанавливается. В полном уравнении химической реакции окислительные и восстановительные процессы должны точно компенсировать друг друга.

Например, реакции горения углерода и реакция термического разложения карбоната натрия без ошибок валентности должны выглядеть примерно так:

Однако, в реакция термического разложения Тетракарбонилникеля или Гексакарбонил хрома это правило нарушается:

 

В качестве небольшого отступления: реакция восстановления диоксида углерода до этилена, которую по неподтвержденным пока данным, научились осуществлять при использованием специального медного катализатора.

Реакцию можно классифицировать как -12R12 (реформированы все 12 исходных связей).

Возникает резонный вопрос: всегда ли количество реформированных связей равно по модулю изменению степени окисления? Совсем не обязательно. Например,  в реакции гидролиза диэтилового эфира, реформируется только одна O-H связь в O-C связь, при этом степени окисления атомов не меняются.

Теперь рассмотрим самый важный вопрос: зачем нужна подобная классификация?

Как и любая другая классификация, для обобщения и определения некоторых специфических особенностей и закономерностей.

Одна из масштабных задач, создание компьютерной системы способной предугадывать продукты химических реакций, а также генерировать возможные реакции для синтеза достаточно сложных химических веществ.

Не будем делать грандиозных фундаментальных выводов, а сделаем пока лишь некоторые достаточно очевидные предположения, которые возможно подтвердить или опровергнуть только экспериментальным путем.

Например такие:

Реакции класса 0R0 не требуют для реализации существенных энергозатрат, а реакции с большим |N| протекают со значительным поглощением или выделением энергии.

Среднестатистическая сложность реализации обратной реакции возрастает пропорционально росту N и R.

Другие предположения, которые можно обсудить в комментариях к данной статье.

На этом всё, если будут получены какие-либо подтвержденные результаты исследований, то я обязательно напишу продолжение данной статьи.

Химическая реакция в аккумуляторе

Ток в АКБ создает химическая реакция между электролитом и материалом электродов. В стандартных кислотно-свинцовых батареях отрицательный электрод сделан из пористого свинца, а положительный – из диоксида свинца. Электролит представляет собой раствор серной кислоты.

Процесс разрядки и зарядки АКБ

Когда аккумулятор разряжается, между свинцом, диоксидом свинца и серной кислотой происходит реакция: PbO2 + Pb + 2h3SO4 → 2PbSO4 + 2h3O. В результате этого процесса ионы перемещаются от одного электрода к другому, образуя электрический ток. В ходе этого процесса серная кислота присоединяется к активной массе пластин в виде сульфата свинца. В ответ на это концентрация воды в электролите повышается, а, следовательно, его плотность снижается. Когда раствор будет состоять только из воды, реакция остановится, а аккумулятор перестанет вырабатывать ток.

Чтобы аккумулятор снова получил заряд, на электроды нужно подать напряжение. Так ионы начнут движение в обратном направлении, из-за чего кристаллическая решетка сульфата свинца начнет разрушаться, а концентрация серной кислоты увеличиваться. Эта химическая реакция выглядит так: 2PbSO4 + 2h3O → PbO2 + Pb + 2h3SO4. Она происходит в процессе зарядки аккумулятора.

На что влияет плотность электролита

От состава электролита зависит емкость батареи. Чем выше изначальная концентрация серной кислоты, тем быстрее проходят все процессы в аккумуляторе, а концентрация сульфата на пластинах повышается. Происходит процесс сульфатации. Это явление негативно сказывается на работе батареи. При слишком высокой плотности также ускоряется коррозия пластин, в итоге, электрод разрушается и осыпается на дно батареи.

Улучшение свойств электролита

Производители постоянно повышают качества электролита. Создается замкнутая система вентиляции-конденсации, электролит помещается в волокнистый сепаратор или создается в форме геля. За счет этого удается не допустить расслоения электролита и испарения из него воды.  Подобные технологии применяются в аккумуляторах бренда Mutlu. Они позволяют увеличить срок службы батареи и избавляют от необходимости регулярного обслуживания.

За аккумулятором − в Delmex!

Химическая реакция

Химическими реакциями называются явления, при которых одни вещества, обладающие определенным составом и свойствами, превращаются в другие вещества — с другим составом и другими свойствами. При этом в составе атомных ядер изменений не происходит.

Признаки химических реакций

• Выделение/поглощение тепла или света
• Изменение цвета
• Выделение газа
• Выделение/растворение осадка
• Изменение запаха

Условия протекания реакций обмена

• Выпадение осадка
• Выделение газа
• Образование слабого электролита

Химическим уравнением (уравнением химической реакции) называют условную запись химической реакции с помощью химических формул, числовых коэффициентов и математических символов.

Закон сохранения массы веществ

Масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

Классификация химических реакций

Химические реакции по количеству исходных веществ и продуктов реакции:

• реакция соединения
• реакция разложения
• реакции замещения
• реакция обмена

Реакция соединения

Реакция соединения — реакции между двумя простыми веществами, или между несколькими сложными, при этом образуется одно сложное или более сложное вещество.

• А + В = АВ
• АВ + СД = АВСД

Пример

• CaO + h3O = Ca(OH)2
• PbO + SiO2 = PbSiO3
• 2Na + Cl2 = 2NaCl

Реакция разложения

Реакция разложения — реакции, при которых из одного вещества образуется несколько простых или сложных веществ.

Пример

• Cu(OH)2 = CuO + h3O
• CaCO3 = CaO + CO2
• Nh5Cl = Nh4 + HCl
• (CuOH)2CO3 = 2CuO + CO2 + h3O 

Реакции замещения

Реакции замещения — реакции между сложным и простым веществами, при которых атомы простого вещества замещают один из атомов сложного.

• АВ + С = СВ + А
• АВ + С = АС + В

Пример

• CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
• 2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2

Реакция обмена

Реакция обмена — реакции между двумя сложными веществами, при которых они обмениваются своими составными частями.

• АВ + СД = АД + СВ

Пример

• AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3
• NaOH + HCl = NaCl + h3O

Полезные ссылки

Источник материала

Урок 5. классификация химических реакций — Химия — 11 класс

Химия, 11 класс

Урок № 5. Классификация химических реакций

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению способов классификации химических реакций и системам классификации химических реакций.

Глоссарий

Гетерогенные реакции – реакции, в которых реагенты и продукты реакции находятся в разных фазах, при этом реакция протекает на границе раздела фаз.

Гомогенные реакции – реакции, в которых реагенты и продукты реакции находятся в одной фазе.

Катализатор – вещество, увеличивающее скорость химической реакции, но само при этом остающееся неизменным.

Необратимые реакции – реакции, протекающие в одном направлении до полного превращения реагирующих веществ в продукты реакции.

Обратимые реакции – реакции, протекающие одновременно в прямом и обратном направлениях в одних и тех же условиях.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления элементов.

Реакции замещения – реакции между простыми и сложными веществами, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе.

Реакции обмена – реакции между двумя сложными веществами, в результате которых они обмениваются своими составными частями.

Реакции разложения – реакции, при которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ.

Реакции соединения – реакции, в результате которых из двух или нескольких исходных веществ образуется одно сложное вещество.

Химическая реакция (химическое превращение) – процесс, в котором одно или несколько веществ превращаются в другие вещества.

Экзотермическая реакция – реакция, сопровождающаяся выделением энергии (тепла).

Эндотермическая реакция – реакция, сопровождающаяся поглощением энергии (тепла).

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

• Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Химическая реакция – это процесс, в котором одно или несколько веществ превращаются в другие вещества. Выбирая определённые критерии, которые лягут в основу нашего описания, мы можем классифицировать и описать любую химическую реакцию с разных «точек зрения».

Рассмотрим, какие критерии могут лежать в основе разных классификаций химических реакций.

Первый критерий – число и состав реагирующих и образующихся веществ. Мы можем выделить реакции: соединения, разложения, замещения и обмена. Кроме этого, нам могут встретиться реакции, в ходе которых изменение состава веществ не происходит. Примерами таких реакций будут превращения одних аллотропных модификаций в другие, а также реакции изомеризации.

Если в основу классификации мы положим изменение степени окисления атомов элементов, то все реакции разделятся на две категории: окислительно-восстановительные и реакции, при которых изменение степени окисления не происходит.

В зависимости от использования катализатора, реакции могут являться каталитическими либо некаталитическими.

Если нас заинтересует смещение химического равновесия во время химического превращения, тогда мы увидим, что некоторые реакции окажутся обратимыми, а некоторые будут проходить до конца полностью и безвозвратно – необратимо.

По фазовому составу можно разделить реакции на гомогенные, при которых реагенты и продукты находятся в одной фазе, и гетерогенные, в которых реагенты и продукты находятся в разных фазах, а реакции происходят на границе раздела фаз.

Также реакции можно различить по виду энергии, которая их инициирует: таким образом реакции могут быть радиационные, фотохимические, термохимические и электрохимические.

В зависимости от теплового эффекта можно выделить реакции экзотермические, в ходе которых тепло выделяется, и эндотермические, при которых происходит поглощение тепла.

В заключение, можно посмотреть на реакции с точки зрения их механизма и тогда большинство реакций можно будет разделить на те, которые проходят по радикальному механизму, и те, что проходят по ионному.

Химические реакции следует отличать от ядерных. В результате химических реакций общее число атомов каждого химического элемента и его изотопный состав не меняются. Ядерные же реакции – это процесс превращения атомных ядер в результате их взаимодействия с другими ядрами или элементарными частицами.

Как мы видим, классификация химических реакций многопланова, то есть в ее основу положены различные признаки. Но под любой из таких признаков могут быть отнесены реакции как между неорганическими, так и между органическими веществами.

Для примера рассмотрим реакцию разложения осадка гидроксида меди (II) с образованием оксида меди (II) и воды.

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O

По количеству и характеру реагентов и продуктов эта реакция относится к типу реакций разложения – из одного сложного вещества мы получаем два новых сложных. В ходе реакции степени окисления атомов элементов остаются прежними, значит, это превращение относится к реакциям без изменения степеней окисления. Для осуществления такой реакции нам не требуется катализатор, поэтому это будет превращением некаталитическим. При разложении нерастворимого гидроксида меди (II) мы получаем нерастворимый в воде оксид меди (II), поэтому, если мы попробуем провести реакцию между оксидом меди (II) и водой, у нас ничего не выйдет. Значит, реакция разложения гидроксида меди (II) является необратимой. В качестве реагента выступает твердое вещество, а в качестве продуктов – твердый оксид меди (II) и водяной пар, поэтому по фазовому составу такая реакция является гетерогенной. Реакция разложения гидроксида меди (II) начинается при его нагревании, температура превращения составляет около 80 °С. Значит, по виду энергии, инициирующей реакцию, эта реакция является термохимической. Для «запуска» этой реакции требуется нагревание, следовательно, теплота, которую мы подводим извне, будет поглощаться и полученная энергия будет расходоваться на перестройку структуры. Такая реакция относится к эндотермическим.

В итоге мы видим, что любая химическая реакция может быть одновременно и полно охарактеризована по различным критериям.

Классификация химических реакций разнообразна. Такой комплексный подход позволяет рассмотреть и изучить каждое превращение со всех возможных сторон и понять его максимально полно.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЯ ЗАДАНИЙ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

Пример 1.

Введите формулу недостающего продукта реакции.

CH₃COOH + Ca(OH)₂ → … + H₂O.

Решение

Мы видим, что первое вещество в этой реакции – это уксусная кислота, а второе – гидроксид кальция. Вспоминаем, что реакция между кислотой и основанием – это реакция нейтрализации. Продуктами подобных реакций являются соль и вода. Вода уже записана в правой части уравнения, остается вписать туда формулу соль. Это должна быть кальциевая соль уксусной кислоты – ацетат кальция. Ацетат-ион одновалентен, а ион кальция – двухвалентен, следовательно, на каждый ион кальция приходится два ацетат-иона. Его формула (CH₃COO)₂Ca. Записываем формулу на место пропуска.

Пример 2.

К каким типам реакций относится промышленный синтез аммиака?

1. Реакция соединения
2. Реакция обмена
3. Электрохимическая реакция
4. Радиохимическая реакция
5. Гомогенная реакция
6. Каталитическая реакция

Решение.

Реакция синтеза аммиака: N₂ + H₂ → NH₃

Два простых вещества реагируют друг с другом с образованием сложного вещества. Следовательно, по определению, такая реакция будет реакцией соединения. Значит, «обмен» можно смело вычеркивать. Реакция синтеза аммиака происходит при высокой температуре и очень высоком давлении в присутствии катализатора. Выходит, что по типу энергии, инициирующей реакцию, эта реакция будет термохимической. Такого варианта у нас нет, значит оба предложенных варианта не подходит (электрохимическая и радиохимическая). Мы сказали, что для реакции требуется катализатор, поэтому эта реакция является каталитической. Все три вещества – азот, водород и аммиак – являются газообразными веществами, значит, реакция относится к типу гомогенных.

Что изучает химическая кинетика — Российская газета

Химическая кинетика занимается временем. Временем в химических реакциях. И это время может быть и микроскопическим, и вселенским

В начале

Считалось, что горение водорода — это простая реакция. В ней выделяется много тепла, и любой учебник скажет, что эта реакция прекрасно идет при комнатной температуре. Она идет, конечно, прекрасно, но очень медленно: 1017 лет (а это на много порядков больше, чем возраст Вселенной). И мы бы ее никогда не увидели. Если бы не подожгли гремучую смесь. Или если бы не добавили катализатор.

Внутри реакций много реакций

Потом обнаружилось, что реакции протекают в несколько стадий, в которых участвуют все возможные комбинации из атомов водорода и кислорода. У каждой стадии своя скорость и свои требования к температуре, давлению и прочим условиям. В общем, иногда гремучая смесь не гремит. И чтобы понять почему, нужно понять химическую реакцию на всех уровнях мироздания — от отдельных электронов и до заводских реакторов. И для этого придется немного изменить наше восприятие времени.

Все реакции идут всегда

В школе химические реакции рассматриваются отдельно, сами по себе. В реальности же для какого-то набора реагентов и условий, все реакции, которые могут идти, идут. Одновременно. Например, молекулы воды в стакане постоянно распадаются под действием света и столкновений с другими частицами. Только вот собираются обратно они в миллионы раз быстрее, и мы успеваем их выпить. Две характеристики — энергия (сколько тепла и энтропии выделяется/поглощается в реакции) и скорость отвечают за то, последствия какой из них мы увидим своими глазами.

В химической кинетике — науке, изучающей скорость химических реакций — они делятся на элементарные стадии. Перемещение молекул реагентов друг к другу (диффузия), их взаимодействие, распад продукта и образование какой-нибудь третьей молекулы, поглощение кванта света — вот примеры таких стадий.

Масштабы времени

На каждом временном масштабе, от атосекунд до часов и дней, идет конкуренция стадий разного рода, которая определяет исход всей реакции. Самые быстрые процессы задействуют наиболее легкие части молекул — электроны.

аттосекунды (ас, 10^-18 с).

От 1 до 100 ас занимает времени поглощение света, передача электрона от одной молекулы к другой, изменение формы электронных облаков под действием внешних условий.

фемтосекунды (фс, 1^0-15 с )

Замедлим наши часы в тысячу раз, до 10 -100 фс. В поле нашего восприятия попадут более интересные для химика сцены — движение атомных ядер друг относительно друга. На масштабе мы сможем наблюдать, как распадаются и образуются молекулы, как они меняют свою форму в движении и какие положения для них предпочтительны. Современные ученые могут наблюдать эти явления при помощи особых экспериментальных приемов (фемтосекундная спектроскопия).

пикосекунды (фс, 10^-12 с )

Если мы замедлимся еще в тысячу раз, беспрерывно колеблющиеся и перекручивающиеся молекулы сольются для нас в размытые трясущиеся облака из ядер и электронов. Тогда мы сможем сосредоточиться на их относительном движении, а также наблюдать работу ферментов.

микро- (фс, 10^-6 с ) и миллисекунды (фс, 10^-3 с )

Мы приходим к знакомым школьным реакциям в растворах. После сливания кислоты и индикатора молекулы успевают переместиться и столкнуться столько раз, что мы не успеваем оглянуться, как реагенты уже равномерно распределились по стакану, и установилось химическое равновесие, о чем свидетельствует ровное окрашивание раствора.

годы

Но людям, которые изучают химические реакции в вязких жидкостях, стеклах и кристаллах, роскошь быстрого установления равновесия недоступна. Из-за того, что передвижение частиц в твердых телах осложнено, даже самые быстрые и выгодные реакции могут идти годами, потому что реагирующие молекулы просто не могут дойти друг до друга. Синтез полимеров, к примеру, практически никогда не проходит до конца, так как движение молекул в толще переплетенных нитей, которыми фактически и являются молекулы полимера, осложнено до крайности.

Химики рассеяны по времени

Квантовые химики и спектроскописты оперируют фемто- и пикосекундами, химики-синтетики живут в обычном мире минут, секунд и часов, а специалисты по полимерам переходят от наносекунд к суткам в течение одного рабочего дня. Вполне возможно, что в корпусе вашей пластмассовой ручки какие-нибудь молекулы уже много месяцев пытаются достичь друг друга и вступить в реакцию, которая займет меньше времени, чем требуется для одного взмаха крыльев комара.

Вопрос знатокам о кислоте и спирте

Концентрированная серная кислота известна своей любовью к воде. Каждому студенту-химику известно, что при разбавлении наливать можно только кислоту в воду, но никак не наоборот. При их смешении выделяется колоссальное количество тепла, и если небольшое количество воды налить в стакан с кислотой, она быстро вскипит и стакан плюнет незадачливому химику в лицо. Хорошо, что в наше время в практикуме ходят в масках. Если же с серной кислотой смешать этиловый спирт, то она будет отрывать воду прямо от его молекул. Причем тремя разными способами:

В первом случае образуется этилен, во втором — сложный эфир серной кислоты. Двусторонняя стрелка означает, что реакция обратима — когда спирта в смеси много, а эфира мало — он образуется, а когда наоборот — распадается. В третьей реакции образуется так называемый простой эфир. Он устойчивей. Этилен вообще газ — он улетает из смеси и не возвращается. Внимание знатокам: если первая реакция быстрее третьей, чего в итоге будет больше — этилена или простого эфира? А почему ничего не сказано про вторую реакцию, попробуйте догадаться сами.

^Ответ:

^{Этилена будет больше, он же быстрее образуется. А вот про вторую реакцию не сказано ничего, потому что она обратима; в условиях, когда спирта мало (он тратится на создание этилена и простого эфира), она будет идти в обратную сторону.}

Обзор химических реакций — Chemistry LibreTexts

Химические реакции — это процессы, посредством которых химические вещества взаимодействуют с образованием новых химических веществ с различным составом. Проще говоря, химическая реакция — это процесс, при котором реагенты превращаются в продукты. То, как реагируют химические вещества, определяется химическими свойствами элемента или соединения — способами, которыми соединение или элемент претерпевает изменения в составе.

Количественное описание реакций

В мире вокруг нас постоянно происходят химические реакции; все, от ржавчины железной ограды до метаболических путей в человеческой клетке, — все это примеры химических реакций. Химия — это попытка классифицировать и лучше понять эти реакции.

Рисунок \ (\ PageIndex {0} \): Ржавчина цепи — пример химической реакции.

Химическая реакция обычно представлена ​​химическим уравнением, которое представляет переход от реагентов к продуктам. Левая часть уравнения представляет реагенты, а правая часть — продукты. Типичная химическая реакция записывается со стехиометрическими коэффициентами, которые показывают относительные количества продуктов и реагентов, участвующих в реакции.За каждым соединением следует в скобках примечание о состоянии соединения 2: (l) для жидкости, (s) для твердого тела, (g) для газа. Символ (водный) также обычно используется для обозначения водного раствора, в котором соединения растворены в воде. Реакция может иметь следующий вид:

\ [\ ce {A (aq) + B (g) \ rightarrow C (s) + D (l)} \ nonumber \]

В приведенном выше примере \ (A \) и \ (B \), известные как реагенты, реагировали с образованием продуктов \ (C \) и \ (D \).

Чтобы написать точное химическое уравнение, должны произойти две вещи:

1. Каждый продукт и реагент должны быть написаны с использованием его химической формулы, например.г., \ (H_2 \)
2. Количество атомов каждого элемента должно быть одинаковым в обеих частях уравнения. Коэффициенты используются перед химическими формулами, чтобы помочь сбалансировать количество атомов, например,

\ [\ ce {2Mg + O_2 \ rightarrow 2MgO} \ nonumber \]

Пример \ (\ PageIndex {1} \): реакции балансировки

Водород и азот взаимодействуют вместе с образованием газообразного аммиака, запишите химическое уравнение этой реакции.

Решение

Шаг 1: Напишите каждый продукт и реагент, используя его химическую формулу.

\ [\ ce {H_2 + N_2 \ rightarrow NH_3} \ nonumber \]

Шаг 2: Убедитесь, что количество атомов каждого элемента равно с обеих сторон уравнения.

\ [\ ce {3H_2 + N_2 \ rightarrow 2NH_3} \ nonumber \]

Чтобы сбалансировать это уравнение, необходимо использовать коэффициенты. Поскольку в левой части уравнения присутствует только 2 атома азота, к \ (NH_3 \) необходимо добавить коэффициент 2.

Стехиометрия

Коэффициент, который используется для балансировки уравнения, называется стехиометрическим коэффициентом.Коэффициенты говорят нам соотношение каждого элемента в химическом уравнении. Например

\ [\ ce {2Mg + O_2 \ rightarrow 2MgO} \ nonumber \]

означает

• На каждые 2 моля потребленного Mg образуется 2 моля MgO.
• На каждый 1 моль израсходованного O ₂ образуется 2 моля MgO.

Когда все реагенты реакции полностью израсходованы, реакция протекает в идеальных стехиометрических пропорциях. Однако часто реакция протекает не в идеальных стехиометрических пропорциях, что приводит к ситуации, когда полностью расходуется один реагент, но остается некоторое количество другого реагента.Реагент, который полностью израсходован, называется ограничивающим реагентом, и он определяет, сколько продуктов будет произведено.

Пример \ (\ PageIndex {2} \): ограничивающий реагент

4,00 г газообразного водорода в смеси с 20,0 г газообразного кислорода. Сколько граммов воды получается?

Решение

\ [n (H_2) = \ dfrac {4g} {(1,008 \ times2) г / моль} = 1,98 моль \]

Итак, теоретически требуется 0,99 моль \ (O_2 \)

n (O ₂ ) = n (H ₂ ) * (1 моль O ₂ /2 моль H ₂ ) = 0.99 моль

m (O ₂ ) = n (O ₂ ) * (16 г / моль * 2) = 31,7 г O ₂

Потому что \ (O_2 \) имеет только 20,0 г, что меньше требуемой массы. Это ограничение.

Часто реагенты не реагируют полностью, что приводит к образованию меньшего количества продукта, чем ожидалось. Количество продукта, которое, как ожидается, будет образовано из химического уравнения, называется теоретическим выходом. Количество продукта, которое образуется во время реакции, и есть фактический выход. Для определения процентной доходности:

Процентная доходность = фактическая доходность / теоретическая доходность X 100%

Химические реакции происходят не только в воздухе, но и в растворах.В растворе растворитель — это растворенное соединение, а растворенное вещество — это соединение, в котором растворен растворитель. Молярность раствора — это количество молей растворителя, деленное на количество литров раствора.

\ [\ Molarity = \ dfrac {\ text {количество растворенного вещества (моль)}} {\ text {объем раствора (л)}} \]

\ [\ M = \ dfrac {n} {V} \]

Пример \ (\ PageIndex {3} \): концентрации

100,0 г NaCl растворяют в 50,00 мл воды. Какая молярность раствора?

Решение

а) Найдите количество растворенного вещества в молях.

100,0 г / (22,99 г / моль + 35,45 г / моль) = 1,711 моль

б) Перевести мл в л.

50,00 мл = 0,05000 л

c) Найдите молярность

1,711 моль / 0,05000 л = 34,22 моль / л

Физические изменения в ходе химических реакций

Физическое изменение — это изменение физических свойств. Физические изменения обычно происходят во время химических реакций, но не меняют природу веществ. Наиболее частыми физическими изменениями во время реакций являются изменение цвета, запаха и выделение газа.Однако при физических изменениях могут не произойти химические реакции.

Типы химических реакций

Осаждение или реакция двойного замещения

Реакция, которая происходит, когда водные растворы анионов (отрицательно заряженные ионы) и катионов (положительно заряженные ионы) объединяются с образованием нерастворимого соединения, называется осаждением. Нерастворимое твердое вещество называется осадком, а оставшаяся жидкость — супернатантом. См. Рисунок 2.1

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)

Пример из реальной жизни: белый осадок, образовавшийся в результате кислотного дождя на мраморной статуе:

\ [CaCO_3 (вод. ) + H_2SO_4 (вод.) \ Стрелка вправо CaSO_4 (s) + H_2O (l) + CO_2 (g) \ nonumber \]

Пример \ (\ PageIndex {4} \): Осадки

Примером реакции осаждения является реакция между нитратом серебра и иодидом натрия.Реакция представлена ​​химическим уравнением:

AgNO ₃ (водн.) + NaI (водн.) → AgI (т.) + NaNO ₃ (водн.)

Поскольку все вышеперечисленные частицы находятся в водных растворах, они записываются как ионы в форме:

Ag ⁺ + NO ₃ ^— (водный) + Na ⁺ (водный) + I ^— (водный) → AgI (s) + Na ⁺ (водный) + NO ₃ ^— (водн.)

Ионы, которые появляются по обе стороны уравнения, называются ионами-наблюдателями.Эти ионы не влияют на реакцию и удаляются с обеих сторон уравнения, чтобы получить итоговое ионное уравнение, как написано ниже:

Ag ⁺ (водн.) + I ^— (водн.) → AgI (s)

В этой реакции твердое вещество AgI известно как осадок. Образование осадка — один из многих индикаторов того, что произошла химическая реакция.

Кислотно-основная реакция или реакция нейтрализации

Реакция нейтрализации происходит при смешивании кислоты и основания.Кислота — это вещество, которое производит ионы H ⁺ в растворе, тогда как основание — это вещество, которое производит ионы OH ^— в растворе. Типичная кислотно-основная реакция дает ионное соединение, называемое солью и водой . Типичная кислотно-основная реакция — это реакция между соляной кислотой и гидроксидом натрия. Эта реакция представлена ​​уравнением:

\ [\ ce {HCl (водн.) + NaOH (водн.) \ Rightarrow NaCl (водн.) + H_2O (l)} \ nonumber \]

В этой реакции \ (HCl \) — кислота, \ (NaOH \) — основание, а \ (NaCl \) — соль.Пример из реальной жизни: пищевая сода реагирует с уксусом — это реакция нейтрализации.

Видео : Реакция уксуса и пищевой соды с объяснением

Окислительно-восстановительные (окислительно-восстановительные) реакции

Окислительно-восстановительная реакция происходит, когда степень окисления атомов, участвующих в реакции, изменяется. Окисление — это процесс увеличения степени окисления атома, а восстановление — это процесс уменьшения степени окисления атома.Если степени окисления каких-либо элементов в реакции изменяются, реакция является окислительно-восстановительной реакцией. Атом, который подвергается окислению, называется восстановителем, а атом, который подвергается восстановлению, называется окислителем. Примером окислительно-восстановительной реакции является реакция между газообразным водородом и газообразным фтором:

\ [H_2 (g) + F_2 (g) \ rightarrow 2HF (g) \ label {redox1} \]

В этой реакции водород окисляется со степени окисления от 0 до +1 и, таким образом, является восстановителем.Фтор восстанавливается от 0 до -1 и, таким образом, является окислителем.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Рисунок: В окислительно-восстановительной реакции уравнения \ (\ ref {redox1} \) молекула \ (H_2 \) отдает электроны \ (F_2 \), что приводит к двум \ (HF \ ) молекулы

Пример из жизни: срезанная поверхность яблока становится коричневатой после некоторого пребывания на воздухе.

Видео: Почему яблоки коричневеют?

Реакция горения

Реакция горения — это тип окислительно-восстановительной реакции, во время которой топливо вступает в реакцию с окислителем, что приводит к выделению энергии в виде тепла.Такие реакции являются экзотермическими, что означает, что во время реакции выделяется энергия. Эндотермическая реакция — это реакция с поглощением тепла. В типичной реакции горения в качестве источника топлива используется углеводород, а в качестве окислителя — газообразный кислород. Продуктами такой реакции будут \ (CO_2 \) и \ (H_2O \).

\ [C_xH_yO_z + O_2 \ rightarrow CO_2 + H_2O \; \; \; \ text {(несимметричный)} \]

Такой реакцией будет горение глюкозы в следующем уравнении

\ [C_6H_ {12} O_6 (s) + 6O_2 (g) \ rightarrow 6CO_2 (g) + 6H_2O (g) \]

Пример из жизни: взрыв; жжение.

Видео : Реакции горения бывают разными. Вот коллекция различных примеров, каждый из которых требует кислорода, энергии активации и, конечно же, топлива

Реакция синтеза

Реакция синтеза происходит, когда одно или несколько соединений объединяются с образованием сложного соединения. Ниже проиллюстрировано простейшее уравнение реакции синтеза.

Примером такой реакции является реакция серебра с газообразным кислородом с образованием оксида серебра:

\ [2Ag (s) + O_2 (g) \ rightarrow 2AgO (s) \]

Пример из реальной жизни: газообразный водород сжигается на воздухе (реагирует с кислородом) с образованием воды:

\ [2H_2 (g) + O_2 (g) \ rightarrow 2H_2O (l) \]

Реакция разложения

Реакция разложения противоположна реакции синтеза.Во время реакции разложения более сложное соединение распадается на несколько более простых соединений. Классическим примером реакции этого типа является разложение перекиси водорода на кислород и газообразный водород:

\ [H_2O_2 (l) \ вправо H_2 (g) + O_2 (g) \]

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): молекула AB распадается на A и B

Реакции однократного замещения

Тип окислительно-восстановительной реакции, в которой элемент в соединении заменяется другим элементом.

Пример такой реакции:

\ [Cu (s) + AgNO_3 (водн.) \ Стрелка вправо Ag (s) + Cu (NO_3) _2 (водн.) \]

Это тоже окислительно-восстановительная реакция.

Проблемы

1) C ₃ H ₆ O ₃ + O ₂ → CO ₂ (г) + H ₂ O (г)

а) Что это за реакция?
б) экзотермический или эндотермический? Объяснять.

2) Учитывая окислительно-восстановительную реакцию:

Fe (s) + CuSO ₄ (вод.) → FeSO ₄ (вод.) + Cu (s)

a) Какой элемент является окислителем, а какой такое восстановитель?
б) Как меняются степени окисления этих веществ?

3) Дано уравнению:

AgNO3 (водн. ) + KBr (водн.) → AgBr (s) + KNO ₃ (водн.)

a) Какова чистая ионная реакция?
б) Какие виды являются ионами-наблюдателями?

4) 2 HNO ₃ (водн.) + Sr (OH) ₂ (водн.) → Sr (NO ₃ ) ₂ (водн.) +2 H ₂ O (л)

а ) Какой вид в этой реакции является кислотой, а какой — основанием?
б) Какого вида соль?
c) Если используются 2 моля HNO3 и 1 моль Sr (OH) 2, получается 0.85 моль Sr (NO3) 2, каков процентный выход (по отношению к молям) Sr (NO3) 2?

5) Определите тип следующих реакций:

a) Al (OH) ₃ (водн.) + HCl (водн.) → AlCl ₃ (водн.) + H ₂ O (l)
b ) MnO ₂ + 4H ⁺ + 2Cl ^— → Mn ^{2 +} + 2H ₂ O (л) + Cl ₂ (г)
c) P ₄ (с) + Cl ₂ (г) → PCl ₃ (л)
г) Ca (т. Е.) + 2H ₂ O (л) → Ca (OH) ₂ (водн.) + H ₂ (г )
д) AgNO3 (водн.) + NaCl (водн.) → AgCl (т. Е.) + NaNO ₃ (водн.)

Решения

1a) Это реакция горения

1b) Экзотермичность, потому что реакции горения выделяют тепло

2a) Cu — окислитель, Fe — восстановитель

2b) Fe изменяется от 0 до +2, а Cu изменяется от +2 до 0.

3a) Ag ⁺ (водн.) + Br ^— (водн.) → AgBr (s)

3b) Ионы-зрители — это K ⁺ и NO ₃ ^—

4a) HNO ₃ — кислота, а Sr (OH) ₂ — основание

4b) Sr (NO ₃ ) ₂ — соль

4c) Согласно стехиометрическим коэффициентам теоретический выход Sr (NO ₃ ) ₂ составляет один моль. Фактический выход составил 0,85 моль.Следовательно, процентная доходность:

.

(0,85 / 1,0) * 100% = 85%

5a) Кислотно-щелочная

5b) Окисление-восстановление

5c) Синтез

5d) Реакция одиночного замещения

5e) Реакция двойного замещения

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

Что такое химическая реакция?

А химический реакция — это изменение вещества в новое, которое имеет другую химическую идентичность.

Как определить, идет ли химическая реакция? происходит?

химикат реакция обычно сопровождается легко наблюдаемыми физическими эффектами, такими как излучение тепла и света, образование осадка, эволюция газа или изменение цвета. Абсолютный подтверждение химического изменения может быть подтверждено только химическим анализом продукты!

Взгляните на следующее изображение и опишите, что вы видите? Каковы ключевые индикаторы химического изменения? Главное — наблюдение!

Нажмите на Шерлока Холмса, чтобы проверить свои способности. наблюдение!

О.. не забудьте проверить лай собаки!

Есть много разных типов химические реакции. У химиков есть классифицировал множество различных реакций на общие категории. Химические реакции, которые мы рассмотрим, представляют собой представление типов реакций, обнаруженных в каждой группе.Есть общее описание основных типы реакций и конкретные примеры приведены в полях выбора.

Реакция синтеза (Комбинированная реакция)

В синтезе реакции два или более веществ объединяются, чтобы сформировать новое соединение. Этот тип

реакция представлена ​​следующим уравнением.

A + B AB

А и В представляют собой реагирующие элементы или соединения, в то время как AB представляет собой соединение как продукт.

Следующие примеры представляют синтез . Реакция .

Алюминий и бром

Образование бромида алюминия: Когда Al При размещении на поверхности жидкого Br 2 происходит экзотермическая реакция. Al окисляется до Al 3+ с помощью Br 2 , который восстанавливается до ионов Br — .Ионный продукт, AlBr 3 , можно наблюдать на часах. стакан после реакции.

Натрий и хлор

Образование хлорида натрия: Расплавленный натрий горит, когда он положить в емкость с газообразным хлором. В реакции ион натрия теряет электрон с образованием катиона натрия и атом хлора одновременно получает электрон с образованием хлорид-аниона.Продукт реакции — ионный соединение хлорид натрия, которое представляет собой наблюдаемое белое твердое вещество.

цинк и кислород

Образование оксида цинка: Окисление — это потеря электронов а уменьшение — это выигрыш электронов. Окисление металлического Zn O 2 с образованием ZnO (s) проиллюстрировано на молекулярном уровень.Показан перенос электронов от Zn к O 2 . Атомы можно наблюдать изменяться при окислении или восстановлении до ионной формы.

Натрий и калий в воде

Образование гидроксида натрия и калия Гидроксид: При добавлении небольшого количества Na к раствору, содержащему индикатор, свидетельство реакции может быть наблюдается по изменению цвета раствора при образовании NaOH, по плавление Na и движение Na, вызванное образованием водорода газ.K более реакционноспособен, чем Na, о чем свидетельствует его реакция с водой. В результате этой реакции выделяется достаточно тепла для воспламенения образовавшегося H 2 .

Одинарная замена Реакция

В однократной замене реакция (реакция вытеснения) один элемент заменяет аналогичный элемент

в комплексе. Одинарная замена реакции могут быть представлены следующими уравнениями.

AB + C AC + B

Утюг (III) Оксид и алюминий Реакция 2

Реакция термитов: В реакции термитов Al восстанавливает Fe 2 O 3 до Fe в чрезвычайно экзотермической реакции, в которой Al окисляется до Аl 2 О 3 . В результате реакции выделяется достаточно тепла, чтобы расплавить железо.Из-за высокая температура, выделяемая в реакции термитов, используется в промышленности для сваривать утюг.

Медь (II) Оксид и углерод

Восстановление CuO: При наличии сажи и черный оксид меди нагревают вместе Cu 2+ ионы восстанавливаются до металлической меди и выделяется газ. Когда газ собирается в Ca (OH) 2 , образуется белый осадок CaCO 3 .Реакция, которая происходит восстановление ионов Cu 2+ углеродом, который окисляется в CO 2 .

Серебро Нитраты и медь

Образование кристаллов серебра: Когда медная проволока помещается в раствор AgNO 3 , Cu восстанавливает Ag + до металлического Ag. В то же время, Cu окисляется до Cu 2+ .По мере протекания реакции можно видеть, что кристаллы Ag образуются на медной проволоке, и раствор становится синим в результате образование ионов Cu 2+ .

Олово (II) Хлорид и цинк

Образование кристаллов олова: Окисление-восстановление химия Sn и Zn. Когда подкисленный Sn (II) Cl 2 добавляется в стакан, содержащий части Zn, часть Sn 2+ реагирует с H + в растворе с образованием газа H 2 .Немедленные изменения также могут наблюдаться на поверхности Zn, поскольку он быстро покрывается Sn кристаллы. После того, как реакция какое-то время прогрессирует, иглы Sn можно наблюдается на поверхности Zn.

Двойная замена Реакция

в реакция двойного замещения, ионы двух соединений меняются местами в водный раствор

с образованием двух новых соединений.Реакция двойной замены может быть представлена ​​следующим образом: уравнение.

AB + CD AC + BD

Кальций карбонат и сернистая кислота

Эта мраморная статуя была разрушена кислотным дождем. Мрамор — это материал, имеющий CaCO 3 в качестве основного компонента. Кислоты реагируют с мрамором и растворить его.В кислота поступает из диоксида серы в атмосфере, соединяясь с водой с образованием сернистая кислота.

Свинец (II) Нитрат и йодид калия

Водный раствор йодида калия добавляют к водной раствор нитрата свинца (II) иодида свинца (II). Образование осадка происходит при катионы одного реагента соединяются с анионами другого реагента с образованием образуют нерастворимое или малонерастворимое соединение.

Разложение Реакция

В реакции разложения отдельное соединение подвергается реакция, которая дает два или более простых

вещества. Разложение Реакция может быть представлена ​​следующим уравнением.

AB A + B

Вода в водород и кислород

Электролиз воды: Когда постоянный ток проходит через воду, она разлагается с образованием кислорода и водород.Объем газообразного водорода, образующегося на отрицательном электроде, составляет вдвое больше объема газообразного кислорода, образовавшегося на положительном электроде. Этот указывает на то, что вода содержит в два раза больше атомов водорода, чем атомов кислорода, что является иллюстрацией закона постоянного состава.

Азот Трииодид

Разложение Трииодид азота: Трииодид азота крайне неустойчиво в сухом состоянии.Прикосновение к нему пером заставляет его разлагаются взрывоопасно. Взрыв происходит, когда химическая энергия выделяется разложение трииодида азота до N 2 и I 2 . После взрыва можно наблюдать фиолетовые пары йода.

Горение Реакция

в реакция горения, вещество соединяется с кислородом, выделяя большое количество энергии в виде

света и тепла.Для органических соединений, таких как углеводороды, продукты реакции горения — углекислый газ и вода.

СН ₄ + 2 О ₂ CO ₂ + 2 H ₂ O

Водород и кислород Реакция II

при горении водорода в качестве продукта реакции образуется водяной пар. Три воздушных шара с водородом и один шар смешанные с водородом и кислородом образуют взрывоопасную смесь

Различный Вещества с кислородом

Реакция с кислородом. Сжигаются магний, стальная вата, белый фосфор и сера. в кислороде. Результирующие реакции представляют собой комбинированные реакции, в которых два вещества вступают в реакцию с образованием одного продукта.Продукты, образующиеся в этих реакциях являются MgO, Fe 2 O 3 , P 4 O 10 и SO 2 . Все эти реакции горения очень экзотермичны.

фосфор и кислород

горение желтого фосфора происходит в кислородной атмосфере. В Основной продукт этой реакции — пятиокись фосфора.

Химические уравнения и реакции

Химические уравнения и реакции

An интерактивный обзор к предстоящему экзамену!

*** Любой текст написаны розовым цветом ссылки на дополнительную информацию и мероприятия. ***

*** Любой текст написано желтым, требует от вас использования раздаточного материала в Интернете. ***

A химическая реакция процесс в котором атомы, присутствующие в исходных веществах, перестраиваются, давая новые химические комбинации, присутствующие в веществах, образованных в результате реакции.Эти исходные вещества химического реакции называются реагентами и новыми веществами, которые Результат называется товаров .

Вокруг химические реакции, а также внутри нас. От фейерверк, который мы видим 4 -го июля, к перевариванию этого утренний завтрак, химические реакции везде! Итак, как мы можем определить, когда химическая реакция происходит?

Наблюдаемый Признаки химической реакции могут включать:

НО ПОМНИТЬ!!!

Единственный способ быть абсолютно уверенным, что произошла химическая реакция

через химическое анализ продукции! Мы не могли бы уметь наблюдать один из вышеперечисленных индикаторов

*** Помните наш невидимая реакция кислоты / основания ??? ***

~ ХИМИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ~

Химический реакцию можно точно суммировать с

правильно написано химическое уравнение .

Правильно написано химическое уравнение дает информацию о реагентах, продуктах, межмолекулярные отношения между реагентами и продуктами, и родинка крота

между реагентами и продукты.

*** Что такое три части информации, что химическое уравнение

НЕ предоставить? ***

С тех пор, как еще так много информации можно получить из химического уравнения,

нам нужно стать знатоки их выписывания!

Но только что — правильно написанное химическое уравнение?

Правильно написанное уравнение — это химическое уравнение, которое

1. представляет известные факты	Все реагенты и продукты идентифицированы Идентификация с помощью химического анализа в лаборатории или из опубликованных экспериментальных результатов
2. содержит правильные формулы для реагентов и продукты.
3. и удовлетворяет закону сохранения массы. (Атомы нельзя ни создать, ни уничтожить в обычных химических реакции.)	Одинаковое количество атомов каждого элемента появляется на каждая сторона химического уравнения

Чтобы убедиться, что химическое уравнение подчиняется закону сохранения массы,

ты должен быть уверен что уравнение сбалансировано.Практикуйте свои навыки балансировки с помощью CHEMBALANCER.

Запишите свой ответы на прилагаемый интернет-раздаточный материал.

*** Как получилось ты делаешь ??? ***

Хорошо, теперь хорошо что мы рассмотрели химические уравнения, давайте посмотрим, сможем ли мы

применяют эти концепции в ОБЗОР МИНИ !!!

Направления: Запишите и сбалансируйте правильный химикат уравнения для следующих

реакций на сопроводительный раздаточный материал.(Не забудьте указать состояние

в скобках.)

1. Когда натрий твердый Нитрат нагревается, он разлагается с образованием твердого нитрита натрия и газообразного кислорода.

2. При твердом фосфате кальция и водный раствор серной кислоты реагируют, водная фосфорная кислота и твердое вещество сульфат кальция.

3. Водный раствор хлорид аммония и гидроксид бария нагревают, и соединения реагируют на выделяют газообразный аммиак.Хлорид бария раствор и вода также являются продуктами.

4. Газообразный аммиак реагирует. с газообразным кислородом с получением газообразного азота и воды.

5. Медь (II) оксид кипятят в водном растворе серная кислота с образованием сульфата меди (II) и воды.

~ 5 ОСНОВНОЙ ХИМИЧЕСКИЙ ВЕЩЕСТВО РЕАКЦИИ ~

Мы можем классифицировать химические реакции в зависимости от способа, которым атомы или

молекул реагентов образуют новые группировки.Многие химические реакции можно отнести к

как принадлежащие к одной из пяти основных групп.

1. РЕАКЦИИ СИНТЕЗА

Также известная как реакция композиции, синтез реакция — реакция, в которой два или более веществ объединить, чтобы сформировать новое соединение.

Представлен генеральным уравнение:

А + Х АХ

где A и X могут быть элементы или соединения, а AX представляет собой соединение.

Примеры реакций синтеза включают:

Синтез натрия хлорид

Na _(т) + Cl _{( г)}

Синтез оксида магния

мг _(т) + O _{2 ( г)}

Синтез воды

H _{2 ( г)} + O _{2 (г)}

2. РЕАКЦИЯ РАЗЛОЖЕНИЯ

Реакция разложения обратная реакции синтеза и представляет собой реакцию, в которой одно соединение подвергается реакция, которая производит два или более простых вещества.

Представлен генеральным уравнение:

ТОПОР А + Х

, где AX — это соединение и и A и X могут быть элементы или соединения.

Большинство реакций разложения требует размещать только когда энергия в виде

электричество или добавлено тепло.

Примеры разложения реакции включают:

Разложение вода

H ₂ O _{( л)}

Разложение карбоната свинца (II)

PbCO _{3 (т)}

Разложение йодида натрия

NaI _(т)

3. РЕАКЦИИ ОДНОЗАМЕНЫ

А реакция одиночного замещения или реакция замещения — это реакция, в которой один элемент заменяет аналогичный элемент в составе.

Это представлен общим уравнением:

А + ВХ АХ + В

или

Y + BX BY + X

, где A, B, X и Y — элементы, а AX, BX и BY — соединения.

Многие реакции однократного замещения протекают в воде, и по сравнению с обоими реакции синтеза и разложения, количество энергии, необходимое для реакция одиночного замещения меньше.

Примеры реакции однократного замещения включают:

Реакция термитов

Al _(т) + Fe ₂ O _{3 (с)}

Реакция твердого кальция и воды

Ca _(с) + H ₂ O _{( л)}

Реакция твердого лития и газообразного хлора

Li _(т) + Cl _{2 ( г)}

4.ДВОЙНЫЕ РЕАКЦИИ

Двойной реакция замещения — это реакция, в которой ионы двух соединений обмениваются помещается в водный раствор с образованием двух новых соединений.

Один из новых составов эта форма обычно представляет собой осадок, нерастворимый газ, который пузырится из раствор или молекулярное соединение (обычно вода).

Другой образующееся соединение обычно растворимо и остается в растворе.

Двойная замена реакции представлены общим уравнением:

AX + BY AY + BX

где A, X, B и Y в реагентах представляют собой ионы и продукты AY и BX представляют собой ионные или молекулярные соединения.

Примеры реакции двойного замещения включают:

Реакции нитрат серебра с хлоридом натрия и нитрат серебра с иодидом натрия

AgNO _{3 ( водн.)} + NaCl _(водн.)

AgNO _{3 ( водн.)} + NaI _(водн.)

Реакция серной кислоты и гидроксида натрия

H ₂ SO _{4 ( водн. )} + NaOH _(водн.)

*** Есть два особых случая, которым присвоены конкретные имена их.***

1. Когда реакция идет между двумя ионными соединений, и они образуют осадок, эта реакция также называется осаждением . Первое приведенные выше примеры показывают реакции осаждения.

2. Когда реакция происходит между кислотой ( любое соединение, которое образует ионы водорода ) и основание ( любое соединение, которое образует гидроксид-ионы ), вода образуется как один продуктов.Это называется нейтрализацией . Пример реакция нейтрализации наблюдается в приведенной выше реакции между серной кислотой и гидроксид натрия.

5. РЕАКЦИИ ГОРЕНИЯ

A горение реакция — реакция, в которой вещество соединяется с кислородом и выделяет большое количество энергии в виде тепла и света.

Примеры реакции горения включают:

Три шара размером H ₂ и один из H ₂ / O ₂ смесь

H _{2 ( г)} + O _{2 (г)}

Сжигание метана (углеводорода)

CH _{4 ( г)} + O _{2 (г)}

Сжигание гексана (углеводорода)

C ₆ H _{14 ( л)} + O _{2 (г)}

*** Обычно реакции горения происходят, когда углеводороды реагируют с кислородом с образованием углерода диоксид и вода, и будет иметь общее уравнение

C _x H _y + O ₂ CO ₂ + H ₂ O

, где x представляет собой количество атомов углерода, а y — число

.

атомов водорода в углеводороде

Углеводороды класс соединений, которые в основном состоят из водорода и углерода.***

*** ВЫ СМОТРЕТЬ ВСЕ МИНИ-ФИЛЬМЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ПРОДАЖИ

ПРИМЕР КАЖДОГО ТИПА РЕАКЦИИ ??? ***

Другой раздел рассмотрен Пора еще раз ОБЗОР МИНИ !!!

Направления: Запишите или заполните и сбалансируйте каждый следующих уравнений и

идентифицировать каждый как синтез, разложение, однократное замещение, двойное замещение или сжигание

1.C ₃ H _{8 ( г)} + O _{2 (г)}

2. Твердый натрий прореагировал с водой образует водный гидроксид натрия и водород

газ.

3. CaCO _{3 (т)}

4. AgNO _{3 ( водн.)} + KI _(водн.)

5. Водородный газ реагирует с газообразным йодом с образованием газообразного йодистого водорода.

~ СЕРИЯ ДЕЙСТВИЙ ~

Возможно размещение металлов в порядок их химической реактивности и тем самым установить ряд активности металлов.Серия занятий помогает предсказать, будут ли реакции однократного замещения металлов ионами металлов и металлов с водой и кислотами.

Активность серии элементы Металлы Ли руб. K Может реагировать с холодным h3O Ba и кислоты, заменяющие Sr водород Ca Na мг Al Mn Может реагировать с паром Zn и кислоты, заменяющие Cr водород. Fe КД Co Ni Может реагировать с кислотами, Sn замена водорода. Пб H 2 Сб Реагировать с кислородом, Bi образует оксиды. Cu рт. Ст. Ag Достаточно инертный. Pt Только форма оксидов Au косвенно. Активность галогена Неметаллы Ф. 2 Класс 2 Br 2 Я 2

Некоторые общие тенденции в серии занятий перечислены ниже.*** У вас есть раздаточный материал *** Элемент заменит из соединение в водном растворе любого из этих элементов ниже его в серия мероприятий. Чем больше интервал между элементами в серии действий, тем больше тенденция к возникновению реакции замещения. Реакционная способность металлов по отношению к другим элементов уменьшается по мере того, как вы спускаетесь по ряду. Стабильность их состав также уменьшается. Металлы I группы в периодической таблице являются наиболее реактивными, за ними следуют элементы II группы. Любой металл выше магния заменяет водород из воды Любой металл выше кобальта заменяет водород из пара. Любой металл выше водорода реагирует с кислоты, заменяющие водород. реакции синтеза металлов с кислородом также протекают тем легче, чем выше металл помещается в серию действий. Любой металл выше серебра реагирует с кислород, образующий оксиды; те, кто наверху, реагируют быстро. Любой металл ниже ртути образует оксиды только косвенно (т.е. не в результате реакции с O 2 ). чем активнее металл, тем сильнее он удерживает кислород в оксиде и следовательно, чем сильнее оксид сопротивляется разложению на его элементы при нагревании. Оксиды металлов ниже меди разлагаются только теплом. Оксиды металлов с выходом ниже хрома металлы при нагревании водородом. Оксиды металлов над железным резистом превращение в свободный металл при нагревании водородом. наиболее активные металлы вряд ли останутся несоединенными с другими веществами очень долго. Некоторые настолько активны, что при хранении они должны быть изолированы от воздуха. Элементы в верхней части серии никогда не встречаются бесплатно в природа. Элементы в нижней части сериалы часто встречаются в природе бесплатно. Таким образом, серия действий полезна потому что это указывает на возможность реакции данного металла с водой, кислоты, кислород, сера, галогены и соединения другие металлы. Это также дает хорошее представление об относительной стабильность соединений любого металла.

Заключительный участок просмотрел последний ОБЗОР MINI !!!

Направления: Используя ряд действий, спрогнозируйте будет ли каждая из следующих реакций

произойти , и напишите сбалансированные уравнения, которые вы предсказываете. Если вы предсказываете, что этого не произойдет, просто напишите NR (если нет реакция).

1. Pb _(т) + ZnCl _(т)

2. Класс _{2 ( г)} + KBr _(водн.)

3. Al _(s) + Pb (NO ₃ ) _{2 (водн.)}

4. Cu _(т) + FeSO _{4 ( водн.)}

5. Ni _(т) + O _{2 ( г)}

Ну вот и завершаем интернет-обзор!

Сопровождающий Раздаточный материал с интернет-обзором необходимо сдать в день экзамена!

И не забывай усердно готовиться к экзамену. Пройдите тест, домашние задания и раздаточный материал для обзора! И приходи в класс с любыми вопросами

вы можете еще имеют!

С УЧЕБКОЙ !!!

Что такое химическая реакция? | Глава 6: Химические изменения

Просмотрите, что происходит во время физического изменения, и представьте идею химического изменения.

Сообщите учащимся, что в предыдущих главах они изучали различные аспекты физических изменений. Когда атомы и молекулы ускоряются или замедляются, это физическое изменение. Когда они меняют состояние с жидкого на твердое или с газа на жидкое, это физическое изменение. Когда вещество растворяется в воде или другом растворителе, новое вещество на самом деле не образуется. Ионы или молекулы все еще могут снова объединиться, чтобы сформировать исходное вещество.

Сообщите учащимся, что в этой главе они исследуют, что происходит во время химического изменения.При химическом изменении атомы в реагентах перестраиваются и связываются друг с другом по-разному, образуя один или несколько новых продуктов с характеристиками, отличными от характеристик реагентов. Когда образуется новое вещество, это изменение называется химическим изменением.

В качестве демонстрации зажгите свечу и объясните, что происходит, используя термины

реагенты , продукты и химическая реакция .

Объясните, что в большинстве химических реакций два или более веществ, называемых реагентами , взаимодействуют с образованием различных веществ, называемых продуктами.Скажите студентам, что горение свечи — это пример химической реакции.

Материалы для демонстрации

• Свеча для чая или другая небольшая стабильная свеча
• Матчи
• Стеклянный сосуд, достаточно большой, чтобы его можно было поставить над свечой

Процедура

1. Осторожно зажгите чайную свечу или другую маленькую свечу.
2. Держите свечу горящей, задавая студентам приведенные ниже вопросы.Вы потушите свечу во второй части демонстрации.

Ожидаемые результаты

Фитиль загорится, и пламя будет поддерживаться химической реакцией.

Следующий вопрос непростой, и от студентов не ожидается, что он знает ответ на этом этапе. Тем не менее, размышление о горении свечи с точки зрения химической реакции — хорошее начало для понимания того, что означает химическая реакция веществ.

Спросите студентов:

Как вы думаете, какие реагенты вступают в эту химическую реакцию?

Реагентами являются воск и кислород из воздуха.

Студенты часто говорят, что горит веревка или фитиль. Верно, что нить фитиля горит, но горит и поддерживает свечу воск на нити, а не столько сама нить. Объясните: молекулы, из которых состоит воск, соединяются с кислородом воздуха, образуя углекислый газ и водяной пар.

Укажите студентам, что это одна из основных характеристик химической реакции: в химической реакции атомы в реагентах объединяются новыми и различными способами, образуя молекулы продуктов.

Студенты могут быть удивлены тем, что вода может быть получена при сгорании. Поскольку мы используем воду для тушения огня, может показаться странным, что вода на самом деле образуется в результате горения. Вы можете сообщить учащимся, что когда они «сжигают» пищу в своем теле, они также производят углекислый газ и воду.

Поместите сосуд над свечой, чтобы помочь ученикам понять, что кислород является реагентом при горении свечи.

Напомните учащимся, что воздух представляет собой смесь газов. Объясните: когда что-то горит, оно вступает в реакцию с кислородом воздуха.

Попросите учащихся сделать прогноз:

Будет ли гореть свеча, если один из реагентов (воск или кислород) больше не доступен?

Студенты могут догадаться, что свеча не горит, потому что для продолжения химической реакции требуются оба реагента.

Процедура

1. Осторожно поставьте стеклянную банку на зажженную свечу.

Ожидаемые результаты

Пламя гаснет.

Спросите студентов:

Как вы думаете, почему пламя гаснет, когда мы ставим банку на свечу?

Установка банки над свечой ограничивает количество кислорода в воздухе вокруг свечи. Без достаточного количества кислорода для реакции с воском химическая реакция не может происходить, и свеча не может гореть.

Когда свеча горит какое-то время, она со временем становится все меньше и меньше. Куда девается свечной воск?

Когда свеча горит, воск свечи кажется «исчезающим». Но на самом деле он не исчезает: он вступает в химическую реакцию, и новые продукты уходят в воздух.

Примечание. Некоторые любопытные студенты могут спросить, из чего сделано пламя. Это отличный вопрос, и на него нетривиального ответа. Пламя горит парами воска. Свечение пламени возникает в результате процесса, называемого хемилюминесценцией.Энергия, выделяемая в химической реакции, заставляет электроны из разных молекул переходить в более высокое энергетическое состояние. Когда электроны возвращаются вниз, энергия высвобождается в виде света.

Введите химическое уравнение горения метана и объясните, что атомы перестраиваются, чтобы стать разными молекулами.

Объясните студентам, что воск состоит из длинных молекул, называемых парафином, и что парафин состоит только из атомов углерода и атомов водорода, связанных вместе.Молекулы, состоящие только из углерода и водорода, называются углеводородами. Скажите студентам, что вы будете использовать простейший углеводород (метан) в качестве модели, чтобы показать, как горит воск или любой другой углеводород.

Спроецировать изображение Химическая реакция между метаном и кислородом.

Покажите студентам, что в левой части химического уравнения присутствуют метан и кислород, а в правой — углекислый газ и вода. Объясните, что молекулы слева — это реагенты, а молекулы справа — продукты.Когда свеча горела, парафин реагировал с кислородом воздуха с образованием углекислого газа и воды, подобно химической реакции между метаном и кислородом.

Объясните студентам, что химическая формула метана: CH ₄ . Это означает, что метан состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода.

Покажите студентам, что второй реагент — это две молекулы газообразного кислорода. Обратите внимание на то, что каждая молекула газообразного кислорода состоит из двух атомов кислорода, связанных вместе.Студентов может сбить с толку тот факт, что атом кислорода и молекула кислорода называются кислородом. Сообщите учащимся, что когда мы говорим о кислороде в воздухе, это всегда молекула кислорода, которая представляет собой два связанных атома кислорода, или O ₂ .

Спросите студентов:

Откуда берутся атомы, которые образуют диоксид углерода и воду в правой части уравнения?

Атомы в продуктах происходят от атомов в реагентах.В химической реакции связи между атомами в реагентах разрываются, и атомы перегруппировываются и образуют новые связи, образуя продукты.

Примечание. Оставьте это уравнение проецируемым на протяжении всего упражнения в разделе «Исследование» этого урока. Студентам нужно будет обращаться к нему при моделировании химической реакции.

Раздайте каждому учащемуся рабочий лист.

Учащиеся записывают свои наблюдения и отвечают на вопросы о задании в листе действий.«Объясни это с помощью атомов и молекул» и «Возьми это». Дальнейшие разделы рабочего листа будут заполнены либо в классе, либо в группах, либо индивидуально, в зависимости от ваших инструкций. Посмотрите на версию листа деятельности для учителя, чтобы найти вопросы и ответы.

Попросите учащихся создать модель, чтобы показать, что в химической реакции атомы реагентов перегруппировываются с образованием продуктов.

Вопрос для расследования

Откуда берутся атомы в продуктах химической реакции?

Материалы для каждого ученика

• Вырезы для модели атома (углерод, кислород и водород)
• Лист цветной или плотной бумаги
• Карандаши цветные
• Ножницы
• Клей или лента

Процедура

1. Подготовьте атомы

   1. Покрасьте атомы углерода в черный цвет, атомы кислорода в красный цвет, а атомы водорода оставьте в белом цвете.
   2. Ножницами аккуратно вырежьте атомы.

2. Сборка реагентов

   1. На листе бумаги сложите атомы вместе, чтобы получились молекулы реагентов в левой части химического уравнения горения метана.

   2. Напишите химическую формулу под каждой молекулой реагентов. Также нарисуйте знак + между реагентами.

Убедившись, что студенты составили и записали формулы для молекул реагентов, скажите студентам, что они перегруппируют атомы в реагентах, чтобы сформировать продукты.

1. Сборка продуктов

   1. Нарисуйте стрелку после второй молекулы кислорода, чтобы показать, что происходит химическая реакция.
   2. Переставьте атомы в реагентах, чтобы образовались молекулы в продуктах, показанных справа от стрелки.
   3. Напишите химическую формулу под каждой молекулой продукта. Также нарисуйте знак + между продуктами.

Скажите студентам, что в химической реакции атомы реагентов распадаются, перегруппировываются и образуют новые связи, образуя продукты.

1. Представьте химическое уравнение

   1. Попросите учащихся использовать оставшиеся атомы, чтобы снова приготовить реагенты, чтобы представить химическую реакцию в виде полного химического уравнения.
   2. Приклейте или скотчем атомы к бумаге, чтобы составить более постоянное химическое уравнение горения метана.

Помогите студентам подсчитать количество атомов на каждой стороне уравнения.

Спроектируйте анимацию «Подвижное химическое уравнение горения метана».

Покажите студентам, что атомам метана и кислорода необходимо разделиться, как в их моделях.Также отметьте, что атомы располагаются по-другому и снова связываются, образуя новые продукты. Это тоже похоже на их модель. Убедитесь, что учащиеся понимают, что атомы в продуктах происходят только из реагентов. Других атомов нет. Никаких новых атомов не создается, и никакие атомы не разрушаются.

Объясните учащимся, что химические реакции сложнее, чем упрощенная модель, показанная на анимации. Анимация показывает, что связи между атомами в реагентах разорваны, а атомы перестраиваются и образуют новые связи, чтобы образовать продукты.В действительности реагенты должны сталкиваться и взаимодействовать друг с другом, чтобы их связи разорвались и перегруппировались. Кроме того, анимация показывает, что все атомы в реагентах разделяются и перестраиваются, образуя продукты. Но во многих химических реакциях разрываются только некоторые связи, и группы атомов остаются вместе, поскольку реагенты образуют продукты.

Подробнее о сжигании метана читайте в разделе «Справочная информация учителя».

Помогите студентам ответить на следующий вопрос вместе:

Сколько атомов углерода, водорода и кислорода в реагентах по сравнению с числом атомов углерода, водорода и кислорода в продуктах?

Покажите студентам, как использовать большое число (коэффициент) перед молекулой и маленькое число после атома молекулы (нижний индекс) для подсчета атомов в обеих частях уравнения.Объясните студентам, что нижний индекс указывает, сколько атомов определенного типа находится в молекуле. Коэффициент показывает, сколько существует молекул определенного типа. Итак, если перед молекулой стоит коэффициент, а после атома — нижний индекс, вам нужно умножить коэффициент на нижний индекс, чтобы получить количество атомов.

Например, в продуктах химической реакции присутствует 2H ₂ O. Коэффициент означает наличие двух молекул воды.Нижний индекс означает, что каждая молекула воды имеет два атома водорода. Поскольку каждая молекула воды имеет два атома водорода и две молекулы воды, должно быть 4 (2 × 2) атома водорода.

Таблица 1. Подсчет атомов на стороне реагента и продукта в химическом уравнении горения метана.

Атомы	Сторона реагента	Сторона продукта
Углерод
Водород
Кислород

Примечание. Коэффициенты фактически указывают соотношение количества молекул в химической реакции.Это не реальное число, как в двух молекулах кислорода и одной молекуле метана, поскольку обычно взаимодействуют миллиарды триллионов молекул. Коэффициент показывает, что молекул кислорода в два раза больше, чем реагирующих молекул метана. Правильно будет сказать, что в этой реакции на каждую молекулу метана приходится две молекулы кислорода.

Объясните, что масса сохраняется в химической реакции.

Спросите студентов:

Атомы создаются или разрушаются в результате химической реакции?

№

Откуда ты знаешь?

Существует одинаковое количество атомов каждого типа как на стороне реагента, так и на стороне продукта в исследуемом нами химическом уравнении.

При физическом изменении, например при изменении состояния из твердого состояния в жидкое, само вещество на самом деле не меняется. Чем химическое изменение отличается от физического изменения?

При химическом изменении молекулы реагентов взаимодействуют с образованием новых веществ.При физическом изменении, таком как изменение состояния или растворение, новая субстанция не образуется.

Объясните, что еще один способ сказать, что никакие атомы не создаются и не разрушаются в химической реакции, — это сказать: «Масса сохраняется».

Спроецировать изображение Сбалансированное уравнение.

Объясните, что весы показывают, что масса метана и кислорода с одной стороны в точности равна массе углекислого газа и воды с другой. Когда записывается уравнение химической реакции, оно «сбалансировано» и показывает, что атомы в реагентах попадают в продукты, и что новые атомы не создаются и никакие атомы не разрушаются.

Представьте две другие реакции горения и попросите учащихся проверить, сбалансированы ли они.

Сообщите студентам, что, помимо парафина и метана, некоторые другие распространенные углеводороды — это пропан (топливо в уличных газовых грилях) и бутан (топливо в одноразовых зажигалках). Попросите учащихся подсчитать количество атомов углерода, водорода и кислорода в реагентах и ​​продуктах каждого уравнения, чтобы увидеть, сбалансировано ли уравнение.Они должны записать количество атомов каждого типа в таблицу на своем листе активности.

Освещение уличного газового гриля — сжигание пропана

C ₃ H ₈ + 5O ₂ → 3CO ₂ + 4H ₂ 0

Использование одноразовой зажигалки — сжигание бутана

2C ₄ H ₁₀ + 13O ₂ → 8CO ₂ + 10H ₂ O

После того, как учащиеся подсчитают каждый тип атомов, просмотрите свои ответы, чтобы убедиться, что они знают, как интерпретировать индексы и коэффициенты.

типов химических реакций (с примерами)

Химическая реакция — это процесс, обычно характеризующийся химическим изменением, при котором исходные материалы (реагенты) отличаются от продуктов. В химических реакциях обычно происходит движение электронов, что приводит к образованию и разрыву химических связей. Существует несколько различных типов химических реакций и несколько способов их классификации. Вот несколько распространенных типов реакции:

Окислительно-восстановительная или окислительно-восстановительная реакция

В окислительно-восстановительной реакции степени окисления атомов изменяются.Окислительно-восстановительные реакции могут включать перенос электронов между химическими веществами.
Реакция, которая происходит, когда I ₂ восстанавливается до I ^— и S ₂ O ₃ ^2- (тиосульфат-анион) окисляется до S ₄ O ₆ ^2- представляет собой пример окислительно-восстановительной реакции:
2 S ₂ O ₃ ^2- (водн.) + I ₂ (водн.) → S ₄ O ₆ ^2- (водн.) + 2 I ^— (водн.)

В реакции синтеза два или более химических соединения объединяются с образованием более сложного продукта.
A + B → AB
Сочетание железа и серы с образованием сульфида железа (II) является примером реакции синтеза:
8 Fe + S ₈ → 8 FeS

Реакция химического разложения или анализа

В реакции разложения соединение распадается на более мелкие химические частицы.
AB → A + B
Электролиз воды на кислород и газообразный водород является примером реакции разложения:
2 H ₂ O → 2 H ₂ + O ₂

Одиночное вытеснение или реакция замещения

Реакция замещения или однократного замещения характеризуется тем, что один элемент вытесняется из соединения другим элементом.
A + BC → AC + B
Пример реакции замещения происходит, когда цинк соединяется с соляной кислотой. Цинк заменяет водород:
Zn + 2 HCl → ZnCl ₂ + H ₂

Метатезис или реакция двойного вытеснения

В реакции двойного замещения или метатезиса два соединения обмениваются связями или ионами с образованием разных соединений.
AB + CD → AD + CB
Пример реакции двойного замещения между хлоридом натрия и нитратом серебра с образованием нитрата натрия и хлорида серебра.
NaCl (водн.) + AgNO ₃ (водн.) → NaNO ₃ (водн.) + AgCl (s)

Кислотно-основная реакция

Кислотно-основная реакция — это тип реакции двойного замещения, который происходит между кислотой и основанием. Ион H ⁺ в кислоте реагирует с ионом OH ^— в основании с образованием воды и ионной соли:
HA + BOH → H ₂ O + BA
Реакция между бромистоводородной кислотой (HBr) и гидроксид натрия является примером кислотно-основной реакции:
HBr + NaOH → NaBr + H ₂ O

Реакция горения — это тип окислительно-восстановительной реакции, в которой горючий материал соединяется с окислителем с образованием окисленных продуктов и выделением тепла (экзотермическая реакция).Обычно в реакции горения кислород соединяется с другим соединением с образованием диоксида углерода и воды. Примером реакции горения является горение нафталина:
C ₁₀ H ₈ + 12 O ₂ → 10 CO ₂ + 4 H ₂ O

Изомеризация

В реакции изомеризации структурное расположение соединения изменяется, но его чистый атомный состав остается прежним.

Реакция гидролиза

В реакции гидролиза участвует вода.Общая форма реакции гидролиза:
X ^— (водн.) + H ₂ O (l) ↔ HX (водн.) + OH ^— (водн.)

Основные типы реакций

Существуют сотни и даже тысячи видов химических реакций! Если вас попросят назвать основные 4, 5 или 6 типов химических реакций, вот как они классифицируются. Основными четырьмя типами реакций являются прямая комбинация, реакция анализа, одинарное смещение и двойное смещение. Если вас спросят о пяти основных типах реакций, это четыре, а затем либо кислотно-основные, либо окислительно-восстановительные (в зависимости от того, кого вы спросите).Имейте в виду, что конкретная химическая реакция может относиться к нескольким категориям.

Химическая реакция — обзор

14.2.2 Процессы химических реакций

Химические реакции являются диссипативными процессами и могут быть легко адаптированы к сетевой структуре. Когда в системе нет диффузии, dN _i / dt связано с потоком реакции J _r , который измеряется производной по времени от развития реакции dε / dt , а для реакции

νAA⇔νBB

имеем

dεdt = 1νAdNAdt = 1νBdNBdt

Скорость потоков в терминах компонентов A и B можно выразить на основе форвардного k _f и обратно k _b константы скорости:

JrA = dNAdt = −νA (kfcAνA − kbcBνB) = — νAJrA

JrB = dNBdt = νB (kfcBν2νB) между емкостным и резистивным потоком выражается как

(14.18) Ji = νiJr

Уравнение (14.38) показывает, что в структуре графа связей все вклады потока будут сосредоточены на 1-переходе. Движущей силой химической реакции является сродство A: A = −∑νiμi.

Функция сопротивления реакции определяется выражением

(14.19) Rr = ∂A∂Jr

Функция сопротивления в основном нелинейна и приближается к постоянному значению только в окрестности состояния равновесия. Используя определение расхода Cidμi / dt = Ji в уравнении (14.18), определяющее соотношение для емкостного элемента C _i составляет

dμidt = νiCiJr

. _i ), и суммируя i , мы получаем

−∑iνidμidt = — (∑iνi2Ci) Jr = dAdt

Изменение сродства связано с развитием реакции следующим образом:

dAdt = dAdJrdJrdt

Объединяя это уравнение с уравнением (14.19) имеем

RrdJrdt = — (∑iνi2Ci) Jr

Из приведенного выше уравнения мы можем выразить типичное время релаксации τ :

dJrdt = −Jrτr

, где время релаксации выражается как

τ = (∑iνi2Ci) −1Rr

Как видно из приведенного выше уравнения, структура сети связывает время релаксации с емкостью C и сопротивлением R , что аналогично тому, что происходит в электрических цепях, а также предоставляет информацию о любых реакция далека от равновесия.

Структура графа связей может быть расширена для множественных связанных реакций. Например, изменение i -го вещества в k -й химической реакции выражается как

(dNidt) k = νikJr, k

Общее химическое превращение i -го компонента выражается как

dNidt = ∑kνikJr, k

Вышеприведенное уравнение представляет собой нулевой переход на конденсаторе C _i компонента i , так как это сумма различных потоков.Такой 0-переход разделяет поток субстрата для различных химических реакций и сохраняет тот же химический потенциал этого субстрата во всех химических реакциях.

Модель двухфазного ферментного мембранного реактора для гидролиза триглицеридов была разработана в соответствии с методом графа связей сетевой термодинамики и кинетики, проницаемости жирных кислот и глицеридов, скорости ингибирования иммобилизованного фермента, и концентрация фермента в зоне реакции.

Химические реакции

Основные идеи толкания и тяги исследуются в

Противопоставление взглядов студентов и ученых

Ежедневный опыт студентов

Дети испытали множество примеров химических изменений, даже не осознавая этого. Они знакомы с процессами горения, приготовления пищи, ржавчины и химических процессов, связанных с растворением. Однако на этом уровне ученики не видят, что новые материалы производятся в результате химических изменений, скорее они видят, что существующие материалы просто каким-то образом были изменены.Например, они видят дым как часть дерева, который каким-то образом выделяется при горении дерева. Поскольку учащиеся редко понимают понятие «вещество», они не видят изменения веществ. Тем не менее, понимание химических изменений является фундаментальным для понимания роли химии в их жизни, и на этом уровне студенты могут начать это понимать.

Студенты часто считают, что для того, чтобы получить что-то новое, нужно просто смешать все вместе. Когда химическая реакция действительно имеет место, они считают, что тот или иной реагент просто модифицируется; на самом деле это не изменилось.Например, учащиеся считают, что ржавчина — это все еще железо / сталь; он только что стал коричневым. Точно так же обычно не замечают отслаивания ржавчины — считается, что утюг просто исчезает. Пузырьки газа, которые часто образуются при растворении таблетки в воде, часто не воспринимаются студентами как новое вещество. Такие процессы, как смешивание с водой, использование красителей в пище, замораживание и кипячение, считаются аналогичными химическим изменениям, которые происходят при приготовлении яиц.

Исследование: Johnson (2002)

Дети часто верят, что при сгорании такие материалы, как дерево или бумага, просто исчезают — в конце концов, от продукта остается не так много материала, который можно было бы увидеть.По их мнению, воздух имеет мало общего с горением. При сжигании углеродных материалов, таких как дерево, студенты считают, что древесный уголь (углерод) появляется из горит , а не материал .

Исследование: Университет штата Аризона (2001)

Поскольку многие дети знают о таких вещах, как приготовление пищи и сжигание, они предполагают, что тепло всегда необходимо для возникновения реакций.

В обиходе слово «химический» часто используется как ярлык для нежелательных вещей, которых не должно быть в продуктах питания или косметике.Следовательно, учащиеся могут рассматривать химические вещества как группу веществ, обнаруженных в лабораториях, а не рассматривать все вещества в продуктах питания (например) как химические вещества.

Научная точка зрения

Все материалы сделаны из химикатов. Химические реакции включают взаимодействие между химическими веществами, так что все реагенты превращаются в новые материалы. Свойства новых материалов отличаются от свойств реагентов. Это отличается от других изменений, таких как испарение, плавление, кипение, замораживание и перемешивание, при которых изменения не связаны с новыми веществами.Хотя для начала реакций часто требуется тепло, это не обязательно.

Химические реакции включают разрыв химических связей между молекулами (частицами) реагентов и образование новых связей между атомами в частицах продукта (молекулах). Число атомов до и после химического изменения одинаково, но число молекул изменится.

Хотя многие химические реакции протекают быстро, небольшие, медленные изменения, такие как ржавление или биологические процессы, могут происходить в течение гораздо более длительных периодов времени.

Химические реакции обратимы (факт, который часто опускается во многих научных текстах), но на практике они больше всего отличаются от других наблюдаемых детьми изменений, таких как плавление, тем, что их очень трудно обратить вспять.

Люди используют химические реакции для производства широкого спектра полезных материалов; разложение отходов также включает химические реакции, которые происходят естественным образом в окружающей среде. Для некоторых антропогенных отходов таких реакций нет, и в результате они вызывают проблемы.

Критические идеи обучения

При обучении химическим реакциям на этом уровне акцент должен делаться на улучшении понимания учащимися важности химических реакций в нашей жизни в производстве многих вещей, которые мы считаем само собой разумеющимися, а также на улучшении их понимания и понимания что вовлечено в химическое изменение.На данном этапе нет необходимости говорить о таких частицах, как атомы или молекулы, или о химических связях.

• В результате химических реакций образуются новые материалы, которые сильно отличаются от реагирующих веществ. Любые новые материалы происходят из реагирующих веществ.
• Изменения, которые могут сопровождать химическую реакцию, включают цвет, внешний вид и образование новых материалов, например, газа.
• Само по себе смешивание не может вызвать химическую реакцию.
• Хотя для инициирования химической реакции часто требуется тепло, это не всегда необходимо.
• Для производства большей части нашей энергии используются химические реакции.
• Химические реакции широко используются для тестирования, идентификации и анализа широкого спектра материалов (например, наборы для тестирования бассейнов и судебно-медицинские тесты из телешоу, таких как « CSI» ).
• Кислород в воздухе является очень реактивным химическим веществом и играет важную роль во многих химических реакциях, таких как горение, ржавление и реакции, посредством которых мы получаем энергию из пищи, которую едим.

Изучите взаимосвязь между идеями о химических реакциях в Карты развития концепции — (атомы и молекулы, химические реакции, сохранение материи, состояния материи)

При изучении химических реакций учащимся нужно будет описывать различные вещества, которые на этом уровне будут материалами, с которыми они знакомы (кухня и изменения, связанные с приготовлением пищи, являются очень хорошей отправной точкой). Им нужно будет уметь идентифицировать изменения в этих веществах с целью в конечном итоге распознать, когда были произведены новые химические вещества. I.е. произошло химическое изменение. Как упоминалось выше, это может быть сложно, поскольку студенты часто не видят разницы между яичным белком, переходящим из жидкого в твердое состояние в процессе приготовления, и такими изменениями, как таяние шоколада или кипячение воды, которые не связаны с химическими изменениями. Обучение должно быть сосредоточено на том, что происходит, когда образуются новые вещества.

Эти идеи также рассматриваются в идее фокуса Проблемы с классификацией.

Также можно учитывать влияние химических реакций на окружающую среду, например, как мы утилизируем некоторые химические вещества после их производства в таких формах, как пластиковые пакеты.

Начать обсуждение через обмен опытом

Первоначальная педагогическая деятельность должна быть направлена ​​на выявление существующих идей учащихся. На этом этапе важно, чтобы учащихся поощряли высказывать свои идеи и обсуждать их в небольших группах. Все альтернативы следует рассматривать без разрешения на данном этапе.

Начальным действием может быть наблюдение за горением свечи и обсуждение происходящих изменений. Здесь можно различить плавление воска и появление новых материалов.Можно задать следующие вопросы:

• что происходит с воском?
• что горит?
• как вы думаете, куда идет воск?
• не могли бы вы собрать его снова?
• Это тот же процесс, что и испарение воды?
• горела бы свеча, если бы вокруг не было воздуха?
• воздух или часть воздуха израсходованы при горении свечи?

Содействовать осмыслению и разъяснению существующих идей

Действия, которые ставят проблемы для изучения и оспаривают существующие идеи, полезны для поощрения студентов к поиску новых объяснений наблюдаемых ими вещей.Студенты должны изучить ряд изменений и задать вопросы, аналогичные приведенным выше. Во всех этих случаях студентов следует поощрять наблюдать за происходящими изменениями и определять, какие продукты образуются. Обсуждение также может быть сосредоточено на том, чем они отличаются от исходных материалов. Вот несколько примеров:

• Пищевая сода и уксус в стеклянной бутылке с пробкой — почему пробка отлетает?
• Добавьте бикарбонат соды в стакан с уксусом и шестью смородинами.Почему смородина движется вверх и вниз? Какие пузыри? Откуда берутся пузыри?
• Приготовление щербета — смешайте четыре части сахарной пудры, две части лимонной кислоты и одну часть пищевой соды (все это можно приобрести в супермаркетах). Студенты кладут небольшое количество смеси на язык. Что вызывает шипение? Выделяет ли какой-либо порошок сам по себе шипение?
• Наполните банку стальной мочалкой (без мыла) наполовину и добавьте уксуса, чтобы покрыть стальную мочалку. Оставьте на пять дней.Вылейте одну столовую ложку полученной жидкости во вторую банку. Добавьте одну чайную ложку нашатырного спирта и перемешайте. Образуется темно-зеленая клейкая ткань. Опять же, студентов следует попросить подумать о том, что происходит, с упором на развитие понимания того, что создаются новые материалы.
• Изготовление карамели — студентам предлагается изучить сахар. Нагрейте концентрированный сахарный раствор, наблюдая за изменениями по пути — растворение сахара, затем потемнение. Карамелизация включает в себя ряд химических изменений.(Существует множество рецептов карамели — для улучшения вкуса, внешнего вида и текстуры можно добавить масло, пищевую соду и соль). Студентов следует поощрять искать доказательства химических изменений, а не плавления.

Практикуйтесь в использовании и создайте воспринимаемую полезность научной модели или идеи

Другие виды деятельности могут включать изготовление шоколада. Учащимся можно предложить поискать различия между приготовлением шоколада, где шоколад тает, и производством карамели / ириса, когда сахар превращается во что-то другое.

Есть много других подобных химических изменений, которые можно исследовать — дальнейшие действия по приготовлению пищи могут включать: приготовление шоколадного торта, плавление и подрумянивание сыра, изготовление сот, выпечка хлеба, приготовление яиц-пашот и приготовление тостов. Другие изменения могут включать настройку двухкомпонентных клеев, таких как Аралдит и смешивание стальной ваты и раствора медного купороса (можно приобрести в питомниках растений). Кислород является очень важным реагентом во многих химических реакциях, и студенты могут исследовать изменения, связанные с этим компонентом воздуха.

Уточнение и объединение идей для / путем общения с другими

На этом этапе важно уточнить и закрепить то, что наблюдали студенты, и сосредоточиться на том, что происходит в химической реакции, которая отличается от плавления, кипения и замораживания. Для достижения этой цели студентов можно попросить в группах сделать мини-плакаты, которые показывают изменения, происходящие в одной или нескольких реакциях, которые они наблюдали, в частности, сравнивая продукты с исходными материалами и демонстрируя, чем они отличаются.Этому можно способствовать, используя новые названия продуктов, такие как «сажа» или «углекислый газ». Затем студенты представляют свои плакаты классу.

Итоговое обсуждение в классе должно выявить идеи учащихся, изучить альтернативы и перейти к более общепринятым научным взглядам на химические реакции.

Должны быть выполнены задания, которые проверят полезность модели химических реакций и дополнительно укрепят представления учащихся о том, что представляет собой химическая реакция. Студентов можно также побудить сравнить продукты с исходными материалами.Например, студенты могут исследовать ржавление стального гвоздя в различных условиях (например, в воздухе / воде / соленой воде).

Для дальнейшего развития понимания учащимися роли химических изменений в их жизни они могли бы исследовать производство металлов из руд (таких как алюминий и сталь) или производство пластмасс и синтетических волокон. Акцент в этом исследовании делается на важности химических изменений в производстве материалов, которые мы используем каждый день.

Дополнительные ресурсы

Интерактивные обучающие объекты, связанные с наукой, можно найти на Страница ресурсов для учителей FUSE.

Чтобы получить доступ к интерактивному объекту обучения ниже, учителя должны войти в FUSE и выполнить поиск по идентификатору учебного ресурса:

• Mystery Substances: ваш первый случай — студенты раскрывают полицейские дела, определяя чистые вещества и компоненты смесей.