Закономерности, происходящие в веществах, процессы их превращения, при которых происходит изменение их состава и структуры, изучает раздел естествознания — химия. Она занимается явлениями природы, сопровождающими химические изменения вещества, изучает причины и законы управления химическими процессами, а также рассматривает составные части вещества и их применение на практике. Отдельные химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей и др.) использовались еще на заре становления человеческой цивилизации. Позже, в III—IV вв., зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Начиная с эпохи Возрождения химические исследования все в большей мере стали использовать для практических целей (металлургия, стеклоделие, керамика, получение красок и т. д.). Химию можно определить как науку, изучающую вещества и процессы их превращения, сопровождающиеся изменением состава и структуры. Химический процесс сопровождается изменением состава веществ, их структуры и обязательно энергетическими изменениями в реагирующей системе. Вследствие взаимосвязанности форм движения материи и их взаимопре- 197
вращаемости в результате химических реакций имеет место превращение химической энергии в теплоту, свет и проч. Химия нужна человечеству для того, чтобы из вещества природы получать по возможности все необходимое — металлы, цемент, бетон, керамику, фарфор, стекло, каучук, пластмассы, искусственные волокна, лекарства и многое другое. Основой химической науки является атомно-молекулярное учение (АМУ), закон сохранения материи, периодический закон и теория строения вещества, учение о химическом процессе (кинетика). Химические процессы подчиняются всеобщим законам природы — закону сохранения массы вещества и закону сохранения энергии. Закон сохранения массы вещества открыли М. В. Ломоносов и А. Л. Лавуазье почти независимо друг от друга. Они далеко продвинули развитие химии тем, что при химических реакциях применили физические методы, в частности взвешивание. Закон сохранения массы в химических процессах можно сформулировать так: сумма масс исходных веществ (соединений) равна сумме масс продуктов химической реакции. Например, при разложении воды масса воды будет равна сумме массы водорода и массы кислорода. Из закона сохранения вещества вытекает, что вещество нельзя ни создать из ничего, ни уничтожить совсем. Количественным выражением закона сохранения массы веществ применительно к производственному химическому процессу является материальный баланс, в котором подтверждается, что масса веществ, поступивших на технологическую операцию, равна массе полученных веществ. Закон сохранения энергии действует во всех случаях и повсюду, где одна форма энергии переходит в другую. Несмотря на обилие эмпирического материала о свойствах различных веществ и их соединений, особенностях протекания разнообразных реакций, в химии, до открытия в 1869 г. периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева не существовало той объединяющей концепции, с которой можно было бы объяснить весь накопленный фактический материал. Было бы,
1. Все три реакции проходят с выделением энергии - значит это эндотермические реакции; реакция а) и в) реакция соединения; реакция б) реакция этерификации, 2. реакция этерификации проходит в присутствии конц. серная кислота. Она служит в качестве водоотнимающего средства. После отщепления молекулы воды, остатки спирта и кислоты "соединяются" друг с другом образуют уксусноэтиловый эфир. 3. СО(r) + 2Н₂(r) ⇄ СН₃ОН(r) + Q а) повышении давления реакция сместится влево, в сторону исходных веществ (при повышении давления реакция сдвигается в сторону большего обьема веществ). б) реакция эндотермическая, то если понизим температуру реакция сместится вправо, в сторону продуктов реакции в) если увеличить концентрацию водорода скорость реакции увеличится, так как увеличится частота столкновения частиц.
Задание №2. Пример: Во сколько раз изменится скорость реакции 2NO+O2=2NO2, при увеличении концентрации [NO] и [O2] соответственно в 2 и 3 раза Решение: V = k*[NO]²[O₂] = [2]×2×[3] = 12. Скорость реакции увеличится в 12 раз. Задание №3. Допишите краткие ионные уравнения реакции гидролиза: а) S²⁻ + HOH ⇄ HS⁻ + OH⁻ Среда раствора щелочная (pH > 7 ) б) Pb²⁺ + НОН = Pb(OH)⁻ + H⁺ PbCI₂ + HOH ⇄ Pb(OH)CI + HCI Среда раствора кислая ( pH < 7 )
глюкоза - это альдегидоспирт СH₂(OH) -(CHOH)₄-COH, а фруктоза - это уже кетон и многоатомный спирт O II СH₂ - CH-CH-CH -C-CH₂ I I I I I OH OH OH OH OH б) Гидролиз крахмала - реакция каталитическая, так как происходит при нагревании в присутствии неорганических кислот. В ходе данной химической реакции образуется глюкоза. (С₆Н₁₀О₅)n + nН₂О → nС₆Н₁₂О₆
Закономерности, происходящие в веществах, процессы их превращения, при которых происходит изменение их состава и структуры, изучает раздел естествознания — химия. Она занимается явлениями природы, сопровождающими химические изменения вещества, изучает причины и законы управления химическими процессами, а также рассматривает составные части вещества и их применение на практике. Отдельные химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей и др.) использовались еще на заре становления человеческой цивилизации. Позже, в III—IV вв., зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Начиная с эпохи Возрождения химические исследования все в большей мере стали использовать для практических целей (металлургия, стеклоделие, керамика, получение красок и т. д.).
Химию можно определить как науку, изучающую вещества и процессы их превращения, сопровождающиеся изменением состава и структуры. Химический процесс сопровождается изменением состава веществ, их структуры и обязательно энергетическими изменениями в реагирующей системе. Вследствие взаимосвязанности форм движения материи и их взаимопре-
197
вращаемости в результате химических реакций имеет место превращение химической энергии в теплоту, свет и проч. Химия нужна человечеству для того, чтобы из вещества природы получать по возможности все необходимое — металлы, цемент, бетон, керамику, фарфор, стекло, каучук, пластмассы, искусственные волокна, лекарства и многое другое.
Основой химической науки является атомно-молекулярное учение (АМУ), закон сохранения материи, периодический закон и теория строения вещества, учение о химическом процессе (кинетика). Химические процессы подчиняются всеобщим законам природы — закону сохранения массы вещества и закону сохранения энергии. Закон сохранения массы вещества открыли М. В. Ломоносов и А. Л. Лавуазье почти независимо друг от друга. Они далеко продвинули развитие химии тем, что при химических реакциях применили физические методы, в частности взвешивание. Закон сохранения массы в химических процессах можно сформулировать так: сумма масс исходных веществ (соединений) равна сумме масс продуктов химической реакции. Например, при разложении воды масса воды будет равна сумме массы водорода и массы кислорода. Из закона сохранения вещества вытекает, что вещество нельзя ни создать из ничего, ни уничтожить совсем. Количественным выражением закона сохранения массы веществ применительно к производственному химическому процессу является материальный баланс, в котором подтверждается, что масса веществ, поступивших на технологическую операцию, равна массе полученных веществ. Закон сохранения энергии действует во всех случаях и повсюду, где одна форма энергии переходит в другую.
Несмотря на обилие эмпирического материала о свойствах различных веществ и их соединений, особенностях протекания разнообразных реакций, в химии, до открытия в 1869 г. периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева не существовало той объединяющей концепции, с которой можно было бы объяснить весь накопленный фактический материал. Было бы,
Даны уравнения трех химических реакций:
а) СО(r) + 2Н2(r) ⇄ СН3ОН(r) + Q (реакция обратимая,Cu,ZnO)
б) СН3СООН + С2Н5ОН ⇄ СН3СООС2Н5 + Н2О + Q ( реакция обратимая, Н+)
в) 4Р + 5О2 = 2Р2О5 + Q
1. Все три реакции проходят с выделением энергии - значит это эндотермические реакции;
реакция а) и в) реакция соединения; реакция
б) реакция этерификации,
2. реакция этерификации проходит в присутствии конц. серная кислота. Она служит в качестве водоотнимающего средства. После отщепления молекулы воды, остатки спирта и кислоты "соединяются" друг с другом образуют уксусноэтиловый эфир.
3. СО(r) + 2Н₂(r) ⇄ СН₃ОН(r) + Q
а) повышении давления реакция сместится влево, в сторону исходных веществ (при повышении давления реакция сдвигается в сторону большего обьема веществ).
б) реакция эндотермическая, то если понизим температуру реакция сместится вправо, в сторону продуктов реакции
в) если увеличить концентрацию водорода скорость реакции увеличится, так как увеличится частота столкновения частиц.
Задание №2.
Пример:
Во сколько раз изменится скорость реакции 2NO+O2=2NO2, при увеличении концентрации [NO] и [O2] соответственно в 2 и 3 раза
Решение:
V = k*[NO]²[O₂] = [2]×2×[3] = 12.
Скорость реакции увеличится в 12 раз.
Задание №3.
Допишите краткие ионные уравнения реакции гидролиза:
а) S²⁻ + HOH ⇄ HS⁻ + OH⁻
Среда раствора щелочная (pH > 7 )
б) Pb²⁺ + НОН = Pb(OH)⁻ + H⁺
PbCI₂ + HOH ⇄ Pb(OH)CI + HCI
Среда раствора кислая ( pH < 7 )
Задание №4.
а) Продуктами гидролиза сахарозы являются глюкоза и фруктоза.
фермент
C₁₂H₂₂O₁₁ + Н₂О →→→→→→→ C₆H₂O₆( глюкоза ) + С₆Н₁₂О₆ (фруктоза)
глюкоза - это альдегидоспирт СH₂(OH) -(CHOH)₄-COH,
а фруктоза - это уже кетон и многоатомный спирт
O
II
СH₂ - CH-CH-CH -C-CH₂
I I I I I
OH OH OH OH OH
б) Гидролиз крахмала - реакция каталитическая, так как происходит при нагревании в присутствии неорганических кислот. В ходе данной химической реакции образуется глюкоза.
(С₆Н₁₀О₅)n + nН₂О → nС₆Н₁₂О₆