Онлайн составление реакций по химии: Калькулятор химических уравнений и химические реакции онлайн

Содержание

Химия: уроки, тесты, задания.

Химия: уроки, тесты, задания.
    1. Предмет химии
    2. Физические тела и вещества
    3. Чистые вещества и их смеси
    4. Разделение смесей.
      Методы очистки веществ
    5. Атомы и молекулы
    6. Химические элементы. Знаки химических элементов
    7. Закон постоянства состава
    8. Химические формулы
    9. Отличия простых и сложных веществ
    10. Валентность.
      Степень окисления. Составление формул по валентностям и степеням окисления
    11. Физические и химические явления
    12. Признаки и условия протекания химических реакций
    13. Закон сохранения массы веществ в химических реакциях
    14. Уравнения химических реакций
    1. Классификация веществ
    2. Металлы
    3. Неметаллы
    4. Оксиды: классификация, свойства, получение
    5. Основания: классификация, свойства, получение
    6. Кислоты: состав, свойства, получение
    7. Амфотерные гидроксиды
    8. Соли: состав и свойства
    9. Взаимосвязь между классами неорганических веществ
    1. Периодический закон
    2. Периодическая система
    3. Строение ядра атома
    4. Строение электронной оболочки атома
    5. Периодическая таблица и закономерности изменения свойств химических элементов
    1. Электроотрицательность
    2. Типы химической связи
    3. Ионная связь
    4. Ковалентная связь
    5. Металлическая связь
    6. Аморфные и кристаллические вещества
    7. Кристаллические решётки
    1. Степени окисления элементов
    2. Окислители и восстановители, окисление и восстановление
    1. Состав растворов
    2. Растворение.
      Растворимость
    3. Электролиты и неэлектролиты
    4. Электролитическая диссоциация кислот, оснований и солей
    5. Свойства ионов
    6. Среда растворов.
      Индикаторы
    7. Реакции ионного обмена. Реакция нейтрализации
    1. Классификация химических реакций по числу и составу вступивших в реакцию и образовавшихся веществ
    2. Классификация химических реакций по тепловому эффекту
    3. Классификация химических реакций, ОВР
    4. Скорость протекания химической реакции.
      Катализаторы
    1. Свойства водорода
    2. Свойства кислорода
    3. Вода
    4. Галогены.
      Хлор и его соединения
    5. Сера и её соединения
    6. Азот и его соединения
    7. Фосфор. Соединения фосфора
    8. Углерод.
      Соединения углерода
    9. Кремний. Соединения кремния
    1. Щелочные металлы и их соединения
    2. Щелочноземельные металлы и их соединения
    3. Алюминий и его соединения
    4. Железо и его соединения
    1. Состав и строение органических веществ
    2. Углеводороды.
      Полимеры
    3. Одноатомные и многоатомные спирты
    4. Карбоновые кислоты
    5. Жиры
    6. Углеводы: классификация и свойства
    7. Белки
    1. Природные источники углеводородов
    2. Химия и пища.
      Химия и здоровье
    1. Методы научного познания. Химический эксперимент
    2. Методы получения, собирания и распознавания газов
    3. Обнаружение ионов
    1. Физические величины
    2. Относительная атомная и молекулярная массы.
      Вычисление относительной молекулярной массы вещества
    3. Количество вещества
    4. Вычисление молярной массы вещества
    5. Вычисление количества вещества
    6. Вычисление массовой доли элемента в химическом соединении
    7. Установление простейшей формулы вещества по массовым долям элементов
    8. Простейшие вычисления по уравнениям химических реакций
    9. Вычисления по уравнениям реакций, если исходное вещество содержит определённую долю примесей
    10. Вычисление массовой доли вещества в растворе
    11. Вычисления, связанные с приготовлением растворов с заданной массовой долей растворённого вещества
    12. Комбинированные задачи
    1. Предмет органической химии.
      Теория химического строения органических веществ А. М. Бутлерова
    2. Состояние электронов в атоме; s-, p-орбитали. Электронная конфигурация атома
    3. Химическая связь в органических соединениях
    4. Классификация органических веществ
    5. Изомерия.
      Изомеры
    1. Алканы: метан и его гомологи
    1. Насыщенные одноатомные спирты. Метанол. Этанол
    2. Свойства, получение и применение насыщенных одноатомных спиртов
    3. Многоатомные спирты.
      Этиленгликоль, глицерин
    4. Ароматические спирты. Фенол
    5. Углеводороды, спирты и фенолы
    1. Альдегиды и кетоны
    2. Метаналь и этаналь: свойства, получение, применение
    3. Карбоновые кислоты.
      Карбоксильная группа
    4. Свойства, получение и применение предельных одноосновных карбоновых кислот
  1. Где остальные темы

13 игр и приложений для изучения химии / Newtonew: новости сетевого образования

Не так давно мы предложили вашему вниманию 13 игр и приложений для изучения физики. Но это не единственная наука, над популяризацией которой сегодня трудятся разработчики. И, конечно, их внимание не прошло мимо химии – интереснейшей науки о строении веществ, которая обычно вызывает у детей ужас перед непонятными элементами и формулами. Но, кажется, дело, как всегда, в подходе. Возможно, если разнообразить изучение таблицы Менделеева использованием различных игр и познакомить детей с понятием химической валентности с помощью красочного и понятного приложения, то и сам предмет не будет им казаться скучным или недоступным. Так что предлагаем вашему вниманию подборку приложений и игр для изучения химии.

Источник: Flickr.com.

The Elements

Приложение для знакомства с химическими элементами, о котором однажды английский писатель и актёр Стивен Фрай отозвался следующим образом: «Ради этого приложения стоит купить iPad!». The Elements – это своеобразная база данных основных химических элементов, представленных в виде высококлассных 3D-моделей. Приложение основано на книге «Элементы» Теодора Грея, автора рубрики Gray Matter в журнале Popular Science Magazine, но возможности The Elements выходят далеко за пределы печатного издания.

Источник: iTunes.

Для каждого элемента подобран пример, который представлен в виде вращающейся 3D-модели (например, оловянный солдатик – для олова, слиток золота для золота и т.д.), которую можно самостоятельно запускать, переворачивать, увеличивать – в общем, исследовать со всех сторон. Рядом с каждым элементом представлена колонка данных и фактов, детально рассказывающих о его особенностях. Разработчики так характеризуют свой продукт:

The Elements не является приложением-справкой; это богатая и увлекательная история любви к периодической таблице, пересказанная в словах и картинках и позволяющая вам, как никогда ранее, испытать красоту и величество кирпичиков, из которых состоит наша Вселенная.

Многократно признанная одной из лучших программ для изучения химии, The Elements стоит всего лишь $4,99. Приложение можно скачать на iTunes. К сожалению, видео-обзор доступен только на английском, но даже визуального ряда достаточно, чтобы понять, насколько хороша эта программа.

 

Источник: The Tech Review Channel.

Molecules 

В этом бесплатном приложении вы найдёте трёхмерные модели различных веществ. В Molecules есть несколько режимов визуализации, которые позволяют пользователям вращать модели, изменять масштаб молекулы, увеличивать/уменьшать размер и т.д. Само приложение обладает весьма приличной базой молекулярных моделей, но в то же время у пользователя есть возможность загружать примеры со специализированных сайтов международных хранилищ биологических молекул и их трехмерных моделей. Для этого необходимо в строке поиска ввести название вещества (Water, Gold, Insulin и т.д.). Конечно же, о каждой молекуле и молекулярном соединении здесь представлена исчерпывающая информация: полное название молекулярной структуры (а помните ли вы, что чаще всего вещества называются сокращённо, а полное название обычно известно только специалистам?), количество и виды аминокислот в случае белков, нуклеотидные последовательности для ДНК и РНК, имена исследователей соединения и многое другое. Приложение доступно на iTunes.

Источник:iTunes.

Chemical Valence

Созданное профессором химии из Мичигана, это приложение помогает понять пользователям принцип соединения молекул. Геймплей состоит из пяти уровней, на каждом из которых игроку необходимо составлять 2D-точечные структуры Льюиса. Тот, кто справился с заданием, будет вознаграждён превращением 2D-структуры в 3D-модель. Кроме того, в конце каждого уровня приложение выдаст вам философский риторический вопрос об устройстве Вселенной и её веществ, так что даже если не удастся постигнуть валентность, философия химии станет вам немного ближе. Скачать Chemical Valence можно в в App Store за $0,99.

Источник: iTunes.

Chemist

Это своеобразная виртуальная химическая лаборатория в вашем мобильном устройстве. Здесь можно проводить опыты с различными веществами и наблюдать самые неожиданные реакции. Как вы понимаете, в виртуальном пространстве можно экспериментировать даже со взрывчатыми и радиоактивными веществами. Результаты опытов моделируются в реальном времени, при этом программа учитывает кучу параметров: состав воздуха, температуру окружающей среды, массу и объёмы смешиваемых веществ и т.д. Чтобы облегчить задачу начинающему химику, в приложении доступна база основных реакций по каждому веществу из таблицы Менделеева. Впрочем, можно «химичить» и открывать свои собственные реакции. Лаборатория Chemist доступна на iTunes, её цена — $4,99. Но есть и бесплатная ознакомительная версия.

 

Источник: THIX.

Chem Lab

Думаете, ещё одна химическая лаборатория? Не угадали! Chem Lab – это забавный тест, который проверит ваше знание базовых химических формул. Пользователю предлагается выполнить поочерёдно 5 заданий (перетянуть в пробирку нужные элементы для получения газа или соединить подходящие вещества и т.д.). В конце экспериментов показываются требуемые результаты по каждому заданию и сравниваются с вашими достижениями. Будьте осторожны – при неудачной реакции может что-нибудь взорваться или загореться. Конечно, работа в приложении безопасна, но взрыв как минимум говорит о том, что в реальности не стоит повторять подобный опыт. Приложение есть в App Store и стоит всего лишь $0,99.

Источник: iTunes.

Talking Ben the Dog

Talking Ben the Dog – игра для самых маленьких. Говорящий пёс Бен – профессор химии на пенсии, который порядком подустал от жизни. Всё, что он делает – ест, пьёт и читает газеты. Можно пытаться расшевелить его, а можно просто нажать на кнопочку «Химия» и отправить старого профессора в лабораторию, чтобы проводить с ним простейшие химические опыты (смешать две жидкости и наблюдать за реакцией). Ничего особо познавательного, зато ребёнок как минимум узнает, что смешивание двух веществ может привести к неожиданной реакции. Кажется, неплохое начало для рассказа ребёнку о химии как науке. Приложение бесплатно доступно в iTunes и в Google Play.

Источник: AppCrawlr.

Chemik

Ещё один инструмент для изучения химии, который позволяет знакомиться с активностью элементов, изучать окислительно-восстановительные реакции, решать задачи по химии, получать конечные продукты реакции и уравнивать коэффициенты. В приложении есть описание реакций более полутора тысяч химических соединений. Интерфейс приложения предельно прост, впрочем, как и работа в нём: для реакции достаточно выбрать из таблицы необходимые элементы и соединить их. Приложение можно скачать в Google Play бесплатно.

Источник: Google Play.

Elements Quiz 

Приложение-игра для изучения химии. Теперь не нужно заставлять вашего ребёнка зубрить химические элементы, достаточно установить ему Elements Quiz, где таблица Менделеева изучается в простой игровой форме. Основные правила игры – искать в таблице предлагаемые программой химические элементы. Что может быть проще? Зато ребёнок в процессе такого поиска постепенно запоминает название элемента, его символ и место в таблице – те основы, которые необходимы для дальнейшего успешного изучения предмета. Для более продвинутых пользователей в приложение встроены викторины, с которыми не так-то легко справиться. Кроме того, приложение связано с Википедией, так что всегда можно получить дополнительную информацию о том или ином элементе в бесплатной энциклопедии.

Источник: iTunes.

MolPrime+

Это приложение, которое позволяет без лишнего труда рисовать формулы органических соединений. Но, как отмечают пользователи, в программе невозможно описывать и изображать полноценные реакции, так что MolPrime+ можно пока использовать только в качестве редактора формул. Кстати, своими достижениями в приложении легко делиться с друзьями через твиттер и электронную почту, так что можно соревноваться в мастерстве. MolPrime+ легко скачать с iTunes.

Источник: iTunes.

Chem By Design 

Ещё одна база данных химических элементов с коллекцией изображений молекулярных структур и последовательностей реакций. В программу встроено больше 600 последовательностей, для каждой из которых есть дополнительные задания и тесты. Приложение доступно бесплатно в App Store и в Play Mаrket.

Источник: Play Mаrket.

«Химия»

Бесплатное приложение на русском языке, которое включает всю таблицу Менделеева, поиск по всевозможным реакциям и таблицу растворимости химических элементов. Для особенно требовательных пользователей в приложение встроен калькулятор молекулярных масс, так что «Химия» — это простой и незаменимый инструмент для всех, кто занимается изучением этой науки. Его можно скачать бесплатно в iTunes.

Источник: iTunes.

Periodic table of videos

Это не приложение и не игра. Periodic table of videos – это ресурс, на котором размещена серия весёлых и экстремальных видео с химическими опытами, подготовленных учёными Ноттингемского университета. В главной роли – известный в Великобритании профессор химии Мартин Полякофф, который прославился своими исследованиями в области зелёной химии, инфракрасной спектроскопии и сверхкритических флюидов.

Источник: Periodic table of videos.

Обладая всеми чертами «безумного профессора», Мартин Полякофф в занимательной и доступной форме рассказывает о секретах химии, иллюстрируя свои слова весьма характерными опытами. Как, например, в этом видео, где профессор рассказывает о том, почему взрываются водородные пузыри при соприкосновении с раскалёнными предметами.

 

Источник: Periodic Videos.

Chemical Engineering AppSuite HD

Это уникальное приложение разработано командой инженеров-химиков как для профессионалов, так и для студентов. В приложение встроена база данных более тысячи промышленных и лабораторных химических веществ, конверторы температуры, давления, длины, площади и времени, а также специальные инструменты для решения задач гидродинамики и расчётов горения топлива. Кроме того, здесь представлены физические характеристики для тысячи различных соединений и элементов, включая показатели плотности, давления, теплоёмкости, вязкости. Программа позволяет делать быстрые расчёты уравнений состояния Пэнга-Робинсона, уравнений состояния газа Ван-дер-Ваальса и других.

Источник: iTunes.

В Chemical Engineering также представлено множество электронных таблиц, графические инструменты со встроенными калькуляторами, данные различной статистики и многое-многое другое. Впечатляющий инструмент для тех, кто чувствует себя в науке о химии как рыба в воде. Всё это богатство на iTunes стоит всего лишь $0,99.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Конспект урока по химии 8 класс «Химические уравнения».

Тема: «Химические уравнения. Составление химических уравнений».

Цель урока: сформировать знания о химическом уравнении как об условной записи химической реакции с помощью химических формул.

  • систематизировать ранее изученный материал;

  • обучать умению составлять уравнения химических реакций;

  • развивать учебно-организационные умения, направленные на выполнение поставленной задачи;

  • развивать аналитические навыки мышления.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, оценочные листы, карта рефлексии, электронное приложение к учебнику О.С.Габриелян «Химия. 8 класс» («Дрофа»), презентация .

СТРУКТУРА УРОКА

І. Организационный момент.

ІІ. Актуализация знаний и умений.

ІІІ. Мотивация и целеполагание.

ІV. Изучение нового материала:

V. Закрепление полученных знаний.

VІ. Подведение итогов урока и выставление оценок.

VІІ. Домашнее задание.

VІІІ. Заключительное слово учителя.

Ход урока.

Учитель. Здравствуйте, ребята.

Обратите внимание: у вас на столе лежит оценочный лист, в нем вы будете фиксировать свои достижения, подпишите его. ( Слайд №1)

Учитель. Вы познакомились с физическими и химическими явлениями, химическими реакциями и признаками их протекания. Изучили закон сохранения массы веществ.

Я предлагаю вам выполнить тест. На выполнение задания вам дается 3 минуты.

Оценочный лист

Фамилия и имя

обучающегося

Этапы работы

Количество баллов

Тест

«Физические и химические явления. Закон сохранения массы веществ»

Задание «Расставь коэффициенты»

Контроль знаний

Общее количество баллов

Оценка за урок

Тест по теме

«Физические и химические явления. Закон сохранения массы веществ»

1. Чем химические реакции отличаются от физических явлений?

  1. Изменение формы, агрегатного состояния вещества

  2. Образование новых веществ

  3. Изменение местоположения

2. Каковы признаки химической реакции?

  1. Образование осадка, изменение цвета, выделение газа

  2. Намагничивание, испарение, колебание

  3. Рост и развитие, движение, размножение

3. В соответствии с каким законом составляются уравнения химических реакций?

  1. Закон постоянства состава вещества

  2. Закон сохранения массы вещества

  3. Периодический закон

  4. Закон динамики

  5. Закон всемирного тяготения

4.Закон сохранения массы вещества открыл

  1. Д.И. Менделеев

  2. Ч. Дарвин

  3. М.В. Ломоносов

  4. И. Ньютон

  5. А.И. Бутлеров

5.Химическим уравнением называют

  1. Условную запись химической реакции

  2. Условную запись состава вещества

  3. Запись условия химической задачи

6.Какие из перечисленных явлений являются химическими?

1. замерзание воды

2.горение серы

3. разложение оксида ртути при нагревании

4.плавление металлов

5.горение свечи

6. сжижение воздуха

7.горение природного газа

7.Какие из перечисленных явлений относятся к физическим?

1. кипение воды

2. разложение воды электрическим током

3. взаимодействие цинка с соляной кислотой

4. плавление металла

5.таяние снега

6.разложение угольной кислоты на углекислый газ и воду

7.замерзание воды

Учитель. Вы выполнили работу. Я предлагаю вам осуществить ее проверку. Поменяйтесь тетрадями и осуществите взаимопроверку. Внимание на экран. За каждый правильный ответ – 1 балл. Общее количество баллов занесите в оценочные листы. Максимальный балл -13( Слайд №2)

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Учитель. Мы привыкли считать, что уравнение-это математический пример, где есть неизвестное, и это неизвестное нужно вычислить. А вот в химических уравнениях обычно ничего неизвестного не бывает: в них просто записывается все формулами: какие вещества вступают в реакцию и какие получаются в ходе этой реакции.

Демонстрация опыта.

Посмотрим опыт(реакция соединения серы и железа)

Учитель. С точки зрения массы веществ, уравнение реакции соединения железа и серы понимается следующим образом

Железо + сера → сульфид железа (II )

Но в химии слова отражаются химическими знаками. Запишите это уравнение химическими символами.

Fe + S → FeS

( один ученик пишет на доске, остальные в тетрадях)

Учитель. Теперь прочитайте.

Обучающиеся. Атом железа взаимодействует с атомом серы, получается одна молекула сульфида железа (II).

Учитель. В данной реакции мы видим, что количество исходных веществ равно количеству веществ в продукте реакции.

Всегда надо помнить, что при составлении уравнений реакций ни один атом не должен потеряться или неожиданно появиться. Поэтому иногда, записав все формулы в уравнении реакции, приходиться уравнивать число атомов в каждой части уравнения – расставлять коэффициенты. Посмотрим еще один опыт

(Горение фосфора в кислороде) Видео

Учитель. Запишем уравнение химической реакции

P+ O2 → P+5 O-2

Чтобы записать правильно формулу оксида, вспомним что

Обучающиеся. Кислород в оксидах имеет степень окисления -2, фосфор — химический элемент с постоянной степенью окисления +5. НОК =10

P + O2 → P2O5

Учитель. Мы видим, что в реакцию вступает 1 атом фосфора, образуется два атома фосфора .Вступает два атома кислорода, образуется пять атомов кислорода.

Просто и красиво, но неуважительно по отношению к закону сохранения массы веществ — она разная до и после реакции.

Целепологание

Учитель. Ребята у нас с вами возникла проблема!!! Данная запись является уравнением???

Цель « Научится составлять уравнения химических реакций на основании закона СОХРАНЕНИЯ МАССЫ ВЕЩЕСТВ»

Что такое уравнение химической реакции??? Это…

Символы

Поэтому нам необходимо расставить коэффициенты в данном уравнении химической реакции. Для этого найдем НОК для кислорода.

Обучающиеся. НОК = 10

Учитель. Перед формулами кислорода и оксида фосфора ставим коэффициенты, чтобы число атомов кислорода слева и справа было равно 10.

P + 5O2 → 2P2O5

Учитель. Теперь получаем, что в результате реакции образуется четыре атома фосфора. Следовательно, перед атомом фосфора в левой части ставим коэффициент 4

4P + 5O2 → 2P2O5

Еще раз пересчитаем все атомы до реакции и после нее. Ставим равно.

4P + 5O2 _= 2 P2O5

Учитель. Теперь давайте обобщим все и составим алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях химических реакций.

  1. Подсчитать количество атомов каждого элемента в правой и левой части.

  2. Определить, у какого элемента количество атомов меняется, найти НОК.

  3. Разделить НОК на индексы – получить коэффициенты. Поставить коэффициенты перед формулами.

  4. Пересчитать количество атомов, при необходимости действия повторить.

5.Последним проверить количество атомов кислорода.

( Слайд №4)

Учитель. 1)Ребята встаньте пожалуйста те, кому сегодня хотелось пойти в школу, 2) сейчас те кому пришлось, 3) поднимите руки вверх кто пришел пешком, 4) поднимите руки , те кто приехал на автобусе, 5) те кого привезли на автомобиле, 6)подпрыгните те кто сегодня умывался утром, 7)присядьте те кто не выспался, 8) помассируйте уши те кому хочется домой , 9) помассируйте нос у кого еще сегодня куча дел…БОЛЬШОЕ СПАСИБО!!!

Учитель. Продолжаем работу.

У вас на на столах находится алгоритм расстановки коэффициентов с заданиями. На выполнение задания дается 5 минут.

Учитель. Проверим выполнение. ответы на слайде. За каждый правильно поставленный коэффициент – 1 балл. Итого 9 баллов

С заданием вы справились. Молодцы!

Учитель. Теперь давайте вернемся к нашей проблеме.

Ребята, как вы считаете, является ли закон сохранения массы веществ основой для составления уравнений химических реакций.

Обучающиеся. Да, в ходе урока мы доказали, что закон сохранения массы веществ – основа для составления уравнений химических реакций.

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ЗНАНИЙ

Учитель. Все основные вопросы мы изучили. Теперь выполним небольшой тест, который позволит увидеть, как вы освоили тему. Вы должны на него отвечать только «да» или «нет». На работу дается 4 минуты. ( Слайд №5)

Утверждения

  1. В реакции Ca + Cl2→ CaCl2 коэффициенты не нужны. (Да)

  2. В реакции Zn + HCl → ZnCl2 + H2 коэффициент у цинка 2. (Нет)

  3. В реакции 2Ca + O2 →2 CaO коэффициент у оксида кальция 2. (Да)

  4. В реакции CH4 → C + 2H2 коэффициенты не нужны. (Нет)

  5. В реакции CuO + H2 → Cu + H2O коэффициент у меди 2. (Нет)

  6. В реакции 2C + O2 → 2CO коэффициент 2 надо поставить и у оксида углерода (II) , и у углерода. (Да)

  7. В реакции CuCl2 + Fe → Cu + FeCl2 коэффициенты не нужны. (Да)

Учитель. Проверим выполнение работы. За каждый правильный ответ – 1 балл. Итого 7 баллов

ИТОГ УРОКА

Учитель. Вы справились хорошо с заданием. Сейчас подсчитайте общее количество набранных баллов за урок и поставьте себе оценку согласно рейтингу, который вы видите на экране. ( Слайд №6)

Сдайте мне оценочные листы для выставления вашей оценки в журнал.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Учитель. Наш урок подошел к концу, в ходе которого мы смогли доказать, что закон сохранения массы веществ является основой для составления уравнений реакций, и научились составлять уравнения химических реакций. запишите домашнее задание

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ СЛОВО УЧИТЕЛЯ

Учитель Рефлексия деятельности на уроке «Лестница успеха»

Знаю…

Понимаю….

Умею…..

Учитель. Внимание на слайд презентации. Подводя итоги урока , ответьте на вопросы и аргументируйте их.

1.На уроке я работал…….., потому что………

2.Своей работой на уроке я………

3.Урок для меня показался…….

4. За урок я…..

5.Мое настроение……..

6.Материал урока мне был………

Краткий конспект подготовки к ЗНО по химии №3 «Законы в химии. Химические реакции»

Подготовка к ВНО. Химия.
Конспект 3.  Законы в химии. Химические реакции.

 

Химические и физические явления

 

Все процессы, которые происходят в веществах и между ними можно разделить на химические и физические.
Химические реакции или химические явленияэто процессы превращения одних веществ в другие.
При химических реакциях образуются:
1. сложные по составу вещества из более простых,
2. одни сложные вещества переходят в другие,
3. сложные вещества разлагаются на более простые.
Химические явления сопровождаются признаками: физическими эффектами – поглощением или выделением теплоты, изменениями агрегатного состояния и окраски веществ. По наличию этих эффектов часто судят о протекании реакций

 

Реакции могут протекать как внутри одного вещества, так и в смесях различных веществ.

Физическое явлениеявление, которое не сопровождается образованием новых веществ, оно проявляется в изменении формы тела или агрегатного состояния. 

Химические реакции следует отличать от физических процессов, изменяющих только внешнюю форму или агрегатное состояние вещества (но не его состав).

В химии распространены такие физические процессы как прессование, дробление, смешивание, совместное сплавление, растворение, фильтрование осадка, перегонка.

  

Закон сохранения массы

 

Современная формулировка закона сохранения массы веществ (был установлен русским ученым М.В. Ломоносовым и французским ученым А. Лоран-де-Лавуазье):

Суммарная масса реагентов равна суммарной массе продуктов реакции.

На атомно-молекулярном уровне закон сохранения массы объясняется тем, что при течении химической реакции происходит только перегруппировка атомов реагентов в молекулы продуктов. Число же атомов каждого элемента и масса каждого атома остаются неизменными до и после реакции.

 

Уравнения реакций

 

Химическая реакция изображается в общем виде уравнением реакции.

Уравнение химической реакции это запись химического явления при помощи формул и коэффициентов.

Исходные вещества – это вещества, взятые для проведения реакции (реагенты).

Продукты реакции – это новые вещества, образовавшиеся в результате протекания реакции. 

Пример 1:

реагенты → продукты

 

Пример 2:

↓ +

 

Пример 3:

Пример 1 и пример 2 – это реакции обмена (протекают без изменения степеней окисления элементов).

Реакции обмена.

Пример 3 – окислительно-восстановительная реакция (с изменением степеней окисления элементов).

 

Подбор коэффициентов в уравнениях обменных реакций

 

Подбор коэффициентов проводится поэлементно.
Пример:
__ + __  = __↓ + __ 
Для сохранения числа атомов каждого элемента до и после реакции подбирают дополнительные множители, начиная с самого сложного по составу вещества.
1. В уравнение реакции перед формулой  следует поставить коэффициент 1 (обычно опускается, но подразумевается),
2. перед формулой  – коэффициент 2
3. перед формулой  – коэффициент 3:
↓ + __
4. Затем подбирается коэффициент для :
слева 12 атомов H, а справа 2 атома H, следовательно, множитель 6. Следовательно, перед формулой  ставится коэффициент 6:
↓ + 
5. Теперь следует провести проверку по тому элементу, число атомов которого не сравнивалось (Оксиген). Подбор коэффициентов проведен правильно.

 

Окислительно-восстановительные реакции

 

Окислением-восстановлением называется передача электронов от атома к атому. Окисляется тот атом, который отдает свои электроны.
Восстанавливается атом принимающий электроны.
Положительно заряженный ион образовался из того элемента, который отдал свои электроны.
Отрицательный ион образовался из элемента, который электроны принял.
Например, натрий активно взаимодействует с хлором (внешне это напоминает горение с выделением белого дыма – очень мелких кристаллов NaCl). В образовавшейся соли  Натрий заряжен положительно, а хлор отрицательно. Следовательно, натрий окислился, а хлор – восстановился. Рис.3.

Рис.3 Необычная запись уравнения химической реакции: 
(Хлор – «отрицательный», он отбирает чужие электроны. Натрий «окислился» – это заметно по его кислой мордашке.
Окислительно-восстановительные реакции протекают с одновременным повышением и понижением степеней окисления элементов и сопровождаются передачей электронов.
Повышение степени окисления в ходе реакции, отвечающей потере (отдаче) электронов атомами элемента, называют окислением.
Понижение степени окисления элемента в ходе реакции, отвечающее присоединению («взятию») электронов атомами этого элемента, называется восстановлением.
Вещество, частицы которого содержат окисляющиеся атомы, выполняет в реакции функцию восстановителя.
Вещество, частицы которого содержат восстанавливающие атомы, выполняет в реакции функции окислителя.

 

Подбор коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций. Метод электронного баланса

 

В простых уравнениях коэффициенты подбирают поэлементно в соответствии с формулой конечного продукта:

В более сложных уравнениях окислительно-восстановительных реакций подбор коэффициентов проводят методом электронного баланса.

Метод электронного баланса складывается из следующих этапов:
1. Записывают схему реакции (формулы реагентов и продуктов), а затем находят элементы, которые повышают и понижают свои степени окисления, и выписывают их отдельно:



2. Составляют уравнения полу реакций восстановления и окисления, соблюдая законы сохранения числа атомов и заряда в каждой полуреакции:
полу реакция восстановления  ( окислитель)
полу реакция окисления  ( восстановитель)
3. Подбирают дополнительные множители для уравнения полу реакций так, чтобы закон сохранения заряда выполнялся для реакции в целом, для чего число принятых электронов в полу реакциях восстановления делают равным числу отданных электронов в полуреакции окисления:
4. Проставляют (по найденным множителям) стехиометрические коэффициенты в схему реакции (коэффициент 1 опускается):
 __
5. Уравнивают числа атомов тех элементов, которые не изменяют своей степени окисления при протекании реакции (если таких элементов два, то достаточно уравнять число атомов одного из них, а по второму провести проверку). Получают уравнение химической реакции:

6. Проводят проверку по элементу, который не менял свою степень окисления (чаще всего это Оксиген).
Следует подчеркнуть, что подбор коэффициентов не предполагает установления вида продукта; наоборот, вначале составляют схему реакции, то есть устанавливают формулы продуктов, исходя из химических свойств реагентов, а затем подбирают коэффициенты в уравнении реакции.

 Тесты подготовки к ЗНО:

Online-тест подготовки к ЗНО по химии №3 «Законы в химии. Химическая реакция» 

 

Онлайн урок: Окислительно-восстановительные реакции по предмету Химия 8 класс

Как мы уже с вами усвоили ранее, при образовании ионной химической связи между атомами разных элементов происходит перемещение валентных электронов к более электроотрицательному атому с образованием ионов.

Для обозначения их условного заряда в соединении введено понятие «степень окисления».

В ионных соединениях степень окисления отражает истинный заряд ионов, что связано с переходом электронов от атомов металла к атомам неметалла:

Этот процесс можно условно разбить на два уравнения:

Окислением называется процесс отдачи электронов, сопровождающийся повышением степени окисления.

Восстановлением называется процесс присоединения электронов, сопровождающийся понижением степени окисления.

Эти два процесса взаимосвязаны, так как электроны от атома, отдающего электроны, переходят к атому, присоединяющему электроны.

Однако с нашей точки зрения, в большом масштабе, мы видим не изолированные атомы, а реальные вещества: натрий очень активно горит в хлоре ярким жёлтым пламенем.

Вещество, в состав которого входит элемент, способный присоединять электроны и понижать свою степень окисления, называется окислителем.

Из химических элементов типичными окислителями являются неметаллы – элементы VII, VI, V групп периодической системы элементов: это фтор (наиболее сильный окислитель, который никогда не выступает в роли восстановителя), кислород, хлор, бром, йод, азот, сера.

 

Вещество, в состав которого входит элемент, способный отдавать электроны и увеличивать свою степень окисления, называется восстановителем.

Типичными восстановителями являются металлы. Чем левее и ниже они находятся в периодической системе, тем сильнее их восстановительные свойства. Наиболее сильные восстановители – это щелочные и щелочноземельные металлы.

 Может показаться немного запутанным, но на самом деле запомнить это несложно — достаточно вспомнить бытовую фразу «металл окислился» и знать, что при этом он отдал электроны:

Ионы Fe3+ придают химическим соединениям, в состав которых входят, бурые и тёмно-оранжевые оттенки.

Реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления элементов, называются окислительно-восстановительными.

Такими реакциями является абсолютное большинство из протекающих в быту и в технике химических реакций.

К ним относятся все реакции соединения простых веществ, реакции замещения, большинство реакций разложения.

Окислительно-восстановительные реакции проходят в живых организмах в процессе обмена веществ. Например, в процессе фотосинтеза образуется кислород – здесь атомы кислорода тоже окисляются, поскольку степень окисления атомов увеличивается:

Однако вернёмся к примеру с горением натрия в хлоре.

Здесь хлор – окислитель, натрий – восстановитель.

Здесь окислитель и восстановитель – разные элементы.

Реакций такого типа множество, например, соединение простых веществ.

Но также существуют реакции, в которых окислителем и восстановителем выступает один и тот же химический элемент.

Это реакции диспропорционирования и конпропорционирования.

Отличаются они тем, что в первом случае из одной степени окисления получается несколько: 

H2O+ Cl2= HCl+ HClO

При пропускании хлора через воду образуется хлорная вода.

Она обладает отбеливающими свойствами из-за нестойкой хлорноватистой кислоты HClO, которая легко разлагается на HCl и O– атомарный кислород, который является очень сильным окислителем и легко вступает в реакции с органическими красителями с образованием бесцветных веществ.

Степень окисления атомов хлора в простом веществе 0, в хлороводороде –1, в хлорноватистой кислоте +1.

 

При разложении перекиси водорода образуется кислород, который обладает обеззараживающими свойствами (из-за своей большой химической активности):

H2O2= H2O+ O2

Степени окисления атомов кислорода в перекиси водорода –1, в воде –2, в простом веществе 0.

 

В случае с конпропорционированием происходит наоборот: из нескольких степеней окисления получается одна:

SO2+ 2H2S= 3S+ 2H2O

При реакции сернистого газа и сероводорода образуется элементарная сера S.

Степени окисления атомов серы в сернистом газе +4, в сероводороде –2, в простом веществе — 0.

 

Окислительно-восстановительные реакции, как и все другие, подчиняются общему закону природы – закону сохранения массы и энергии.

А именно: в реакционной системе сохраняется число электронов. То есть число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, принятых окислителем.

Реакции и механизмы – Магистр органической химии

Я разработал руководство по органической химии по реакциям и механизмам , чтобы помочь вам понять более 185 наиболее распространенных реакций, встречающихся в органической химии для студентов бакалавриата.

Руководство охватывает все необходимые реакции от начала организации 1 (структура и связывание) до конца организации 2 (аминокислоты) и все, что находится между ними (стереохимия, алкеновые и алкиновые реакции, SN1/SN2/E1/E2). , диены, спирты, альдегиды и кетоны…).

Для каждой из реакций я включил пошаговые объяснения, реагенты, механизмы, несколько примеров, нюансов, особых случаев и правил, а также практические тесты из реальных экзаменов.

Любой может получить доступ к реакциям, выделенным красным .

Если вы хотите разблокировать неограниченный доступ к всем реакциям в руководстве, ознакомьтесь с членством Master Organic Chemistry, где вы также получите полный доступ к более чем 1500 практическим тестам по органической химии из реальных экзаменов, а также более 200 печатных карточек, которые помогут вам выявить и заполнить пробелы в ваших знаниях.

«Руководство по реакции было моим ключевым ресурсом для экзаменов. Краткий, последовательный формат для каждой реакции, в которой я нуждался, означал, что я мог запоминать реакции и автоматически выплевывать их на экзаменах. Это сработало, я сам удивился и получил пятерку в организации 1».  – Кэтлин Н., Городской колледж, CUNY, NY.

к началу страницы

к началу страницы

к началу страницы

реакции замещения (S N 2) [нуклеофил в скобках]

к началу страницы

реакции замещения (1 N 9002 нуклеофил 3 9003) Брекеты]

Назад к началу

Назад к началу

Назад к началу

Реакции металлоретализатора

Назад к началу

Назад к началу

Реакции спиртов и тиолов

Вернуться к началу

Назад к началу

Реакции ароматики ( ARENES)

Вернуться к началу

Реакции альдегидов и кетонов

Вернуться к началу

Реакции карбоновых кислот

Вернуться к началу

Назад к началу

Реакции ациллогенов

Назад к началу

Реакции α,β-ненасыщенные кетоны [еноны]

к началу страницы

Реакции аминов и амидов

к началу страницы

к началу страницы

900 02 наверх

Reaxys — База данных по химии, созданная экспертами

База данных по химии, курируемая экспертами

Химическая база данных, повышающая производительность НИОКР

Химики во всех областях ищут литературу по химии и данные о биологической активности с помощью Reaxys. Запрашивайте и фильтруйте химические вещества и реакции с помощью интуитивно понятного интерфейса. И откройте для себя больше типов свойств, чем с любой другой базой данных по химии.

Начните с быстрого поиска и настройки с помощью построителя запросов — самого мощного механизма запросов в базе данных по химии. Reaxys имеет наибольшее количество вариантов настройки и прозрачный процесс запросов. Вы можете легко следовать выбранному пути к результатам.

Разработанная химиками, Reaxys — это больше, чем быстрая и гибкая база данных по химии.Это химико-информатическое решение, которое предоставляет химические факты именно так, как они нужны химикам.

30 миллионов патентов в области химии для конкурентных идей

Компания Reaxys стала ведущим поставщиком тщательно отобранных патентов в области химии в сотрудничестве с LexisNexis PatentSight. Сотрудничество Reaxys-PatentSight еще больше улучшит содержание в этом году, разграничив «текущего правопреемника патента» и «первоначального правопреемника патента».

Читать пресс-релиз

Быстрый поиск

Объединить структуру и текст (свойство, реакцию, цель и т. д.).) поиск, чтобы найти нужную информацию быстрее.

Экспериментальные свойства

Откройте для себя больше типов экспериментальных свойств, чем в любой другой базе данных по химии — более 500 миллионов точек данных.

Результаты фильтрации

Найдите соответствующие фильтры для каждого типа результатов. Для реакций отфильтруйте по субструктуре, выходу, растворителю, одностадийным реакциям и реакциям с экспериментальными процедурами.

Коммерческие вещества

Найдите актуальную коммерческую доступность веществ с информацией о цене, чистоте, размере упаковки и геолокации поставщика.

Ретросинтез

Разработка инновационных путей синтеза известных и новых соединений путем объединения опубликованных и предсказанных путей.

Данные о биологической активности

Погрузитесь в нормализованную информацию о биологической активности для анализа взаимосвязей между структурой и активностью с помощью тепловых карт.

Построитель запросов

Выполнение расширенного поиска, сочетающего химическую структуру и несколько полей данных. Будьте на шаг впереди конкурентов с помощью поиска патентообладателя.

Экспорт/предупреждение

Экспортируйте выбранные данные в различных форматах для совместного использования, анализа и покупки. Настройте оповещения, чтобы быть в курсе новых статей и патентов.

Почему стоит выбрать Reaxys для своих химических исследований?

Reaxys создан на основе подготовленной экспертами информации по химии и обогащен передовыми технологиями. Это также ведущая база данных данных о биологической активности. Ученые, занимающиеся корпоративными исследованиями и разработками, и научные круги получают полезную информацию, которая приводит к инновациям, экономя при этом время и деньги.Reaxys также поддерживает передовое преподавание в области химии.

Reaxys извлекает и быстро извлекает наиболее важную химическую информацию, поэтому вы можете:

  • Решать, как и какие соединения получать с уверенностью
  • Находить современные способы синтеза молекул с превосходными свойствами
  • Открывать новые молекулы с улучшенной активностью в отношении определенных целей
  • Будьте в курсе обновлений новых публикаций и патентов по химии
  • Найдите самых надежных поставщиков исходных материалов и промежуточных продуктов
  • Интегрированный поиск внутренних и внешних данных внешние данные, Reaxys создает оптимизированный рабочий процесс исследования.Критические внутренние знания становятся доступными для поиска и действенными. Эта бесшовная интеграция отличает Reaxys от других решений для химических исследований.

    Какая химия содержится в Reaxys?

    Reaxys содержит исчерпывающие данные по химии, медицинской химии и фармакологии. И он индексирует химическую информацию с шестью таксономиями для междисциплинарного взгляда. Reaxys предлагает широкий спектр типов данных из патентов, журналов и книг:

    179 млн
    органические, неорганические и металлоорганические вещества, включая данные о природных продуктах с указанием их видового происхождения

    57 миллионов
    химические реакции

    500 миллионов
    опубликованных экспериментальных фактов, включая свойства вещества, спектральные и реакционные данные

    86 миллионов
    документов из коллекции более 16 000 периодических изданий по химии от различных издательств

    30 миллионов
    патентов из 105 патентных ведомств. Заголовки, рефераты и формулы изобретения переведены на английский язык

    6
    индексация источников для междисциплинарного взгляда на химию

    Чем поиск в Reaxys отличается от поиска в других химических базах данных?

    Находите точные ответы на вопросы по химии быстрее, чем с любой другой базой данных. Улучшенный химический поиск в Reaxys является результатом:

    • Опции для поиска структур, реакций, ключевых слов и значений свойств
    • Уникальная возможность комбинировать структурный и текстовый поиск
    • Лучшее в своем классе средство планирования прогнозирующего ретросинтеза
    • Нормализованный и связанный биологический информация из патентов и журналов
    • Тепловые карты, показывающие отношения между веществами и их мишенями
    • Анализ взаимосвязей структура-активность (SAR)
    • Больше типов свойств и спектральных данных, чем в любой другой базе данных по химии
    • Ежемесячные обновления информации о коммерческих поставщиках

    После поиска вы можете экспортировать данные о биологической активности, чтобы визуализировать и анализировать их в предпочитаемом вами приложении.

    На какие вопросы по химии химики отвечают с помощью Reaxys?

    При разработке химических соединений химики используют Reaxys, чтобы ответить на вопросы о:

    • Синтез планирование
    • Прогнозируемый ретрозинтез
    • Коммерческие поставщики на стартовые материалы
    • Анализ физико-химических свойств
    • Commacity Chemical Affinity Unite
    • Toxicologology Данные из in vitro и In-vivo Модели
    • Конкурсный ландшафт
    • Новинка поиск

    Значение Reaxys заключается в том, что он предоставляет множество возможных комплексных решений.

    — Д-р Вэньчжун Гао,

    Директор по химии WuXi AppTec

    Прочитать историю клиента

    Насколько мне известно, Reaxys является единственной базой данных, ориентированной на химию, которая позволяет пользователям получать доступ к реакциям, информационным материалам и документам, охватывающим области in vitro и in vivo.

    — Д-р Людовик Транхольм Оттербейн,

    Директор по исследованиям, информатике и операциям компании Lundbeck

    Прочитать историю клиента

    Мы всегда предпочитаем методы исследования, которые позволяют нам быстрее получить ответы: поиск конкретных реакций и свойств, который можно выполнить в Reaxys, очень полезен для нас.

    — Профессор Хиронао Саджики, доктор философии,

    Фармацевтический университет Гифу

    Прочитать историю клиента

    Стоимость подписки Reaxys

    Reaxys доступен академическим и корпоративным организациям по корпоративной годовой подписке с многопользовательским доступом. Цена зависит от размера компании и использования.

    Свяжитесь с нами по вопросам подписки

    Критический анализ методов электрораспыления для определения ускоренных скоростей и механизмов химических реакций в каплях

    Catalysis-Hub.org, открытая база данных электронной структуры для поверхностных реакций

    База данных поверхностных реакций хранит энергии адсорбции, реакции и реакционного барьера, полученные из расчетов электронной структуры, для процессов, происходящих на каталитических поверхностях.Основная цель платформы — сделать эти результаты легко доступными для общественности и других исследователей, чтобы облегчить открытие новых катализаторов. Предоставляя исследователям возможность загружать свои собственные результаты на платформу, мы стремимся к дальнейшему расширению обмена данными. Нас особенно интересуют химические реакции, имеющие отношение к устойчивым источникам энергии, такие как преобразование CO 2 и синтетического газа в топливо 17,18 , электрохимические топливные элементы 19,20 , а также производство топлива и химикатов из электрохимических приближается к 21 . Каталитические материалы, представляющие интерес для этих приложений, включают переходные металлы и сплавы, оксиды и оксигидроксиды металлов, перовскиты, слоистые двумерные материалы и халькогениды металлов.

    Чтобы смоделировать гетерогенные каталитические системы на основе теории электронной структуры, исследователи обычно используют упрощенные структуры поверхностных пластин (см. пример на рис. 1) для аппроксимации поверхностей катализатора, где отбираются образцы различных адсорбционных и активных центров, чтобы обобщить модель на более реалистичные условия, такие как каталитические наночастицы 22 .Расчет энергии реакции обычно включает по крайней мере три расчета электронной структуры, включая чистый слой поверхности, поверхность с адсорбированными частицами и эталоны газовой фазы адсорбата. Кроме того, перед расчетом энергий адсорбции оптимизируется структура поверхностной пластины, начиная с объемного расчета, просто необходимы дополнительные расчеты, чтобы получить геометрию переходного состояния, которая определяет активационный барьер для реакции. Мы справляемся с этой сложностью, сохраняя все геометрии атомов для задействованных расчетов, включая объемную структуру, если она доступна, и связывая структуры с нашей коллекцией предварительно проанализированных энергий реакции и активации. При таком подходе мы обеспечиваем воспроизводимость энергий реакции, сопоставляя скомпилированные результаты с каждым отдельным расчетом DFT.

    Рис. 1

    Веб-интерфейс к базе данных Surface Reactions, где пользователи могут искать реакции, выбирая реагенты, продукты, состав поверхности и/или грань поверхности.При выборе реакции можно визуализировать атомную геометрию для всех задействованных расчетов DFT.

    В приложении Surface Reactions по адресу https://www.catalysis-hub.org/energies пользователь может искать химические реакции, указав реагенты, продукты, состав поверхности и/или грань поверхности. Результат поиска будет возвращен в виде списка строк в браузере, показывающих состав поверхности, химическое уравнение реакции, энергию реакции, энергию активации (если она присутствует) и места адсорбции. Выбор символа геометрии слева от заданной строки расширит результат, позволяя пользователям просматривать атомные структуры, связанные с реакцией, и просматривать информацию о публикации и детали расчета, включая общую полученную энергию DFT, код DFT, функционал обменной корреляции и конечный результат. энергетические поправки. Дополнительные сведения о расчетах можно получить в веб-API по адресу http://api.catalysis-hub.org/graphql, где для каждой структуры, отображаемой в браузере, предоставляется ссылка. Пример поиска реакции показан на рис.1, показывающий результаты реакций, происходящих на родиевых поверхностях, содержащих CH 3 CHO* в правой части (продукт) химического уравнения. Пять атомных структур, участвующих в реакции, могут быть пространственно повторены в браузере для лучшей визуализации и загружены в нескольких форматах, включая ввод CIF, JSON, xyz, VASP POSCAR, CASTEP Cell и Quantum Espresso.

    Рекомендуемые наборы данных

    База данных содержит результаты из более чем 50 публикаций и наборов данных, доступных на https://www. catalysis-hub.org/publications, где реакции можно просматривать по публикациям вместе с визуализацией атомной геометрии. Большинство наборов данных основаны на уже опубликованных работах и ​​содержат прямую ссылку на домашнюю страницу публикации через цифровой идентификатор объекта (DOI). Также доступна коллекция наборов данных, которые будут опубликованы/недавно отправлены. Недавно загруженные наборы данных включают исследования конверсии синтез-газа в C+ Oxygenates на переходных металлах 18 , восстановления кислорода и окисления водорода на легированных металлами двумерных материалах 20 , сольватированных протонов на электрохимической границе раздела вода-металл 23 , одноатомных катализаторах для реакции восстановления кислорода 24 и крупномасштабное исследование химической адсорбции на поверхностях биметаллических сплавов 25 .

    База данных содержит примерно 700 различных химических реакций, включающих более 100 адсорбированных видов и 3000 различных поверхностей каталитических материалов, где пятнадцать наиболее распространенных составов поверхности и химических веществ показаны на рис.  2a,b соответственно. При рассмотрении уникального состава поверхности наиболее распространенными материалами являются чистые благородные металлы, такие как Ag, Rh, Pt и Cu, которые хорошо известны как хорошие катализаторы. Однако в целом база данных содержит большое разнообразие поверхностей сплавов и оксидов, которые служат кандидатами на более дешевые и распространенные каталитические материалы.Что касается химических соединений, то в базе данных имеется большая коллекция одноатомных адсорбатов H, O, C, N и S, в то время как гидрогенизированные соединения встречаются на порядок реже.

    Рис. 2

    Обзор содержимого базы данных Surface Reactions. ( a ) Пятнадцать наиболее часто встречающихся поверхностных составов для реакций. Хотя чистые благородные металлы преобладают по уникальному составу поверхности, в целом в базе данных преобладает большое разнообразие металлических сплавов и оксидов.( b ) Пятнадцать наиболее распространенных адсорбатов, принимающих участие в реакциях, количество которых указано в логарифмической шкале.

    Большая часть энергии реакции связана с новым высокопроизводительным исследованием химической адсорбции и гидрирования на более чем 2000 биметаллических сплавов и поверхностей из чистого металла 25 доступно на https://www.catalysis-hub.org/publications/ MamunHighT2019, а также из архива Materials Cloud 26 . В качестве примера на рис. 3 показаны энергии адсорбции атомарного кислорода (О) на подмножестве сплавов состава А 3 В в структуре L1 2 , где А и В выбраны из 37 металлов.Энергии адсорбции представлены в зависимости от металла А и В, которые расположены в усовершенствованной шкале Петтифора 27,28 , что приводит к плавному изменению энергии адсорбции в зависимости от состава (небольшая перегруппировка была применена для магнитные элементы Ni, Co, Fe и Mn). Видно, что образцы поверхностей покрывают широкий диапазон энергий адсорбции, охватывающий более 5  эВ, с сильной адсорбцией (низкие значения) для ранних сплавов переходных металлов (верхний левый угол) и слабой адсорбцией (высокие значения) для благородных и поздних металлов (нижний левый угол). правый угол).Ссылка на сценарий, используемый для построения графика путем получения данных напрямую с помощью Python API, представлена ​​в разделе Code A доступность . Мы обращаемся к 25 для вычислительных деталей этого исследования.

    Рис. 3

    Энергии адсорбции атомарного кислорода (O) на биметаллических сплавах L1 2 состава A 3 B. Энергия адсорбции соответствует реакции: H 2 O(г) - H 2 (г) + * → O*, при этом О адсорбируется на наиболее стабильный полученный центр.Из исх. 25 .

    Поскольку база данных содержит записи с разными кодами ДПФ и функционалами обменной корреляции, энергии реакций из разных наборов данных не обязательно напрямую сопоставимы, даже если тренды в наборе данных хорошо сходятся. Таким образом, следует соблюдать осторожность при проведении количественных исследований, объединяющих энергии реакций из разных публикаций. База данных преимущественно состоит из расчетов, выполненных с помощью Quantum Espresso 29 , VASP 30,31 и GPAW 32 .Наиболее распространенными обменно-корреляционными функционалами являются BEEF-vdW 33 , которые показали превосходные характеристики для адсорбции 34 , а также энергетика переходного состояния 35 , RPBE 36 , которые улучшают энергию адсорбции PBE для чисто хемосорбированных систем. 34 и PBE + U 37,38 , которые хорошо подходят для описания поверхностей оксидов переходных металлов. Поскольку база данных Surface Reactions, как минимум, отслеживает код и функционал DFT, наборы данных с аналогичными настройками расчета все же могут быть идентифицированы и объединены.Мы отмечаем, что характеристики структуры, такие как постоянные решетки, места адсорбции и количество атомных слоев в поверхностном слое, также могут влиять на расчетную энергетику реакции, так же как и параметры расчета, такие как отсечка энергии плоской волны, выборка k-точки и U -values ​​может повлиять на результат.

    Доступность данных

    Обзор инфраструктуры базы данных показан на рис. 4. Платформа состоит из сервера базы данных, на котором хранятся данные, интерфейса программирования веб-приложений (API), который обрабатывает запросы к базе данных, и внешнее приложение, которое обслуживает главную веб-страницу.Извлечение данных из серверной части на главную веб-страницу обрабатывается языком запросов на основе графа, GraphQL (https://graphql.org/), тогда как API Python предоставляется программным модулем CatHub, который доступен в репозитории Zenodo. 39 .

    Рис. 4

    Схематический обзор платформы базы данных, показывающий связь между сервером базы данных, внутренними и внешними приложениями.

    Данные хранятся в экземпляре реляционной базы данных, где структурированные таблицы с информацией о реакциях и публикациях позволяют быстро выбирать данные.Атомарные структуры хранятся в макете базы данных ASE, где ASE 40 — популярный программный пакет для настройки и управления атомарными структурами с интерфейсами для большого набора популярных кодов электронных структур. База данных ASE разработана специально для хранения атомных структур, результатов вычислений и параметров, что делает ее естественным выбором для обработки атомных структур промежуточных продуктов реакции. Обзор структуры языка структурированных запросов (SQL) базы данных представлен в разделе Методы .

    Программный пакет CatHub предоставляет дополнительный интерфейс к базе данных, который можно использовать для выборки данных непосредственно из скрипта Python или терминала. На практике данные извлекаются путем отправки запроса GraphQL к серверной части базы данных в виде HTTP-запроса, который возвращает словарь JSON с выбранными данными (см. рис. 6 для примера запроса graphQL). Фрагмент кода с примером получения энергий реакции в Python показан ниже,

    от катуба.импорт запроса get_reactions

    get_reactions (n_results=10,

    химический состав = ‘~Ni’,

    реагенты = «CO2»)

    , который вернет первые десять реакций с участием углекислого газа на стороне реагентов на поверхностях, содержащих никель.

    Модуль CatHub также предоставляет интерфейс командной строки (CLI) для использования с терминала. Например, оболочка CLI базы данных ASE позволяет пользователям получать доступ к атомарным структурам базы данных. Приведенный ниже запрос выберет все атомные структуры из базы данных, содержащие как серебро, так и стронций, без каких-либо ограничений по стехиометрическому соотношению,

    .

    катубаза AgSr —gui

    возвращен в виде списка со структурой атома и деталями расчета, включая полную потенциальную энергию, силы и магнитные моменты.Параметр –gui открывает выбранные атомарные структуры непосредственно в визуализаторе ASE GUI.

    Еще одной ключевой функцией программного обеспечения CatHub является помощь в отправке новых наборов данных на платформу путем организации заданной папки выходных файлов в структуру, пригодную для загрузки. С помощью этой функции мы стремимся облегчить обмен данными и продвигать публикации сообществ, занимающихся катализом и наукой о поверхности. Участие открыто для всех, где приветствуется любой автономный набор данных (ссылки на газовую фазу, пустая плита, геометрия адсорбата) читаемых в ASE выходных файлов DFT.Инструкции по загрузке данных доступны по адресу https://www.catalysis-hub.org/upload.

    Блогеры запускают химические реакции через репликационную мельницу

    Из журнала Nature

    В свободное время разыскивая химикаты и оборудование, группа блоггеров-химиков пытается воспроизвести опубликованные протоколы создания молекул. Исследователи хотят проверить, насколько легко повторить рецепты, о которых ученые сообщают в статьях, и приглашают коллег-химиков присоединиться к ним.

    «Мы просто группа людей, которые хотят, чтобы реакция работала», — объясняет блогер Си Арр О, проживающий в США и предпочитающий не раскрывать свое настоящее имя. В число других членов команды входят аспирант-химик Мэтт Катчер из Принстона, штат Нью-Джерси, и два блоггера по имени Organometallica и BRSM, которые вместе запустили Blog Syn, в котором они сообщают о своих успехах в Интернете.

    По словам См. Арр О, среди разочарований, которые он и другие испытали в связи с химической литературой, были заявления о том, что реакции дают продукты в больших количествах, чем кажется разумным, и скудные подробности о конкретных условиях, в которых протекают реакции.В некоторых случаях сообщается о реакциях, которые кажутся слишком хорошими, чтобы быть правдой — например, статья 2009 года, которая была исправлена ​​в течение 24 часов опытными химиками в Интернете, ведя блог эксперимента; эпизод, который частично вдохновил Blog Syn. «Я никогда не забывал эту реакцию», — добавляет See Arr Oh.

    «Спросите любого химика-синтетика, на что он тратит большую часть своего времени, и он признает, что это заставляет литературу работать», — говорит химик Питер Скотт из Уорикского университета в Ковентри, Великобритания.«Это слон в комнате синтетической химии».

    Блог Syn — одно из нескольких мест, где химики могут ознакомиться с ноу-хау в области синтеза. Журнал Organic Syntheses , например, публикует только синтетические процедуры, которые были проверены и проверены членом его редакционной коллегии. Скотт участвует в отдельном проекте по составлению базы данных около 5000 химических процедур под названием SyntheticPages, которая является частью ChemSpider, онлайн-базы данных химических структур.А Journal of Visualized Experiments (JoVE) — рецензируемый онлайн-журнал, в котором публикуются видеоролики об экспериментах — запустит химический канал 4 февраля. Это могло бы помочь с одной трудностью, с которой сталкиваются некоторые химики: опубликованные химические реакции записываются в стандартном формате, который должен упростить понимание, однако часто необходимы неписаные корректировки, чтобы эксперименты были успешными на практике.

    См. Арр О говорит, что Blog Syn отличается от JoVE и SyntheticPages, потому что эти инициативы включают химиков, уточняющих и проверяющих свои собственные химические реакции.В отличие от этого, Blog Syn намерен использовать краудсорсинг, а это означает, что посторонние — химики, которых блоггеры уже знают, для начала — будут проверять работы, которые уже были опубликованы другими.

    Тестовый набор
    Пока что блоггеры исследовали одну реакцию, которую они выбрали, потому что она была бы особенно полезной, если бы ее было легко воспроизвести; он использует катализатор железа и серы для создания кольцеобразных молекул, содержащих кислород и азот. Следуя опубликованному методу, команда не смогла получить столько же конечного продукта, сколько первоначальные авторы.«Это действительно работает, но мы пока не уверены, какие факторы есть у авторов, а у нас нет», — говорит Си Арр О. Одна из проблем, говорится в сообщении в блоге команды, заключалась в том, что в письменном документе не было ясно, насколько строго они должны исключать воздух из реакции.

    Онлайн-усилия химиков отражают растущее внимание ученых к важности возможности воспроизведения опубликованных процедур. Один из проектов, Инициатива воспроизводимости, был создан в прошлом году, чтобы дать исследователям возможность «подтвердить» свое исследование внешними контролерами.Другой проект, «Воспроизводимость», посвящен оценке воспроизводимости психологических экспериментов. Руководитель этого проекта, социальный психолог Брайан Носек из Университета Вирджинии в Шарлотсвилле, считает, что Blog Syn будет работать только в том случае, если химиков можно будет поощрять за участие.

    См. Арр О признает, что финансирование Blog Syn будет проблемой для его развития в более широком масштабе. Он изучает способы упростить управление блогом, включая методы краудсорсинга, такие как веб-сайт Kickstarter.До тех пор он будет продолжать проверять реакции в свободное время. «В настоящее время эти реакции проводятся ночью под покровом темноты», — говорит он.

    Эта статья воспроизведена с разрешения журнала Nature . Статья впервые опубликована 21 января 2013 г.

    http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/Questions/problems.htm Практические задачи по органической химии

    http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/Questions/problems.htm Практические задачи по органической химии

    Проблемы практики органической химии в Мичиганском государственном университете

    Следующие задачи предназначены для использования студентами в качестве учебных пособий. участвует в большинстве курсов бакалавриата по органической химии.Проблемы

    1.  В целом полезно,
    2.  Скорее всего, будет полезно для учащихся в течение года, а не для обзорных курсов,
    3.  Скорее всего, будет полезен только для студентов курсов химии и/или отличников.

    В некоторых из этих задач используется приложение для рисования Molecular Editor . Чтобы попрактиковаться в использовании этого редактора, нажмите здесь.


    Полное обсуждение тем, затрагиваемых этими задачами, доступно в Виртуальном учебнике органической химии .
    Следующая кнопка активирует случайное отображение проблем, связанных с реактивностью общих функциональных групп.
    Большой набор задач с множественным выбором, подобных тем, которые используются в стандартизированных экзаменах, можно найти, нажав здесь.

    Большинство из этих интерактивных практических задач по органической химии были разработаны профессором Уильямом Реуш.
    1999 Уильям Ройш, Все права защищены. Комментарии, вопросы и ошибки должны отправить по адресу [email protected]образование
    Виртуальный текст и некоторые задачи используют либо плагин CHIME, либо Jmol. Нажмите на название, чтобы получить информацию и бесплатную копию.
    По возможности следует использовать разрешение монитора 1024 x 768 или 1152 x 870.

    Проблемы с компьютером

    Практические задачи, предлагаемые здесь, в основном интерактивны и должны обеспечить полезную оценку понимания на различных этапах развития предмета.
    Поскольку решение проблем необходимо для достижения эффективного освоения предмета, рекомендуется работать с большим количеством задач. Большинство учебников по органической химии содержат широкий набор подходящих задач, а также доступны сборники практических задач в мягкой обложке.

    На следующих веб-сайтах можно найти хорошие сборники задач и ответов:

    MIT Open CourseWare
    Тесты на реакцию и резюме от Университета Тоусона
    Электронные карточки для запоминания от Университета штата Огайо
    Концептуальные вопросы от Университета Висконсина
    Практические задачи от Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе

    Химический факультет
    Университет штата Мичиган
    East Lansing, MI  48824

    Для получения полезной коллекции учебных материалов, включая ссылки на другие сайты, посетите Инструментарий по органической химии.
    Подготовлено Бобом Хэнсоном, Колледж Св. Олафа

     

    Lab report-3 — лабораторный отчет по заданию. — Инструкции к отчету «Реакции в нашей мировой лаборатории»: В

    Инструкции «Реакции в отчете нашей мировой лаборатории

    »: В этом лабораторном задании вы будете сравнивать химические реакции с ядерными реакциями

    , наблюдая химические явления в действии. Чтобы подготовиться к своим наблюдениям и сбору данных

    , вы должны заполнить предварительный рабочий лист, который идет с этой лабораторной работой.

    В противном случае у вас не будет химических уравнений, необходимых для сопоставления каждой химической реакции.

    Заполните каждый раздел этого лабораторного отчета и отправьте его своему инструктору для оценки.

    Название: Реакции в нашем мире

    Цель(и): Сравнить химические и ядерные реакции, наблюдая за химическими процессами

    в онлайн-лаборатории.

    Гипотеза: Реакции между двумя различными типами химических соединений

    будут различаться в зависимости от их собственного химического состава и свойств.

    1. Вы завершите свои гипотезы, используя приведенную ниже таблицу и сбалансированные уравнения

    из вашего подготовительного задания. В каждой строке предскажите тип(ы) реакции для каждой химической

    реакции. Варианты типа реакции: синтез, разложение, однократное замещение, двойное замещение

    , кислотно-щелочная реакция, горение и окисление-восстановление. Некоторые реакции

    могут соответствовать более чем одному типу реакции.

    Химическая реакция Прогноз типа реакции

    Сульфат железа и меди (II)

    раствор

    Я предсказываю, что реакция между железом и сульфатом меди

    приведет к одной реакции замещения/с.

    Нитрат свинца (II) и калий

    Растворы йодида

    Я предсказываю, что реакция между свинцом и йодидом калия

    приведет к двойной реакции замещения/с.

    Металлический магний и

    раствор соляной кислоты

    Я предсказываю, что реакция между металлическим магнием и

    соляной кислотой приведет к однократному замещению

    реакции/с.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.