توانایی واکنشهای شیمیایی مختلف نه تنها با ساختار اتمی - مولکولی آنها، بلکه با شرایطی که در آن واکنشهای شیمیایی رخ می‌دهند نیز تعیین می‌شود. در عمل آزمایش شیمیاییاین شرایط به طور شهودی شناسایی و تجربی در نظر گرفته شد، اما واقعاً به لحاظ نظری مورد بررسی قرار نگرفت. در همین حال، بازده محصول واکنش حاصل تا حد زیادی به آنها بستگی دارد.
این شرایط اول از همه شامل شرایط ترمودینامیکی است که وابستگی واکنش ها به دما، فشار و برخی عوامل دیگر را مشخص می کند. تا حد زیادی ماهیت و به ویژه سرعت واکنش ها به شرایط جنبشی بستگی دارد که با حضور کاتالیزورها و سایر مواد افزودنی به معرف ها و همچنین تأثیر حلال ها، دیواره های راکتور و سایر شرایط تعیین می شود.
عوامل ترمودینامیکی که بر سرعت واکنش های شیمیایی تاثیر بسزایی دارند دما و فشار در راکتور هستند. اگرچه هر واکنشی مستلزم آن است زمان مشخص، اما برخی از واکنش ها می توانند بسیار سریع و برخی دیگر بسیار آهسته رخ دهند. بنابراین، واکنش تشکیل یک رسوب کلرید نقره هنگام مخلوط کردن محلول‌های حاوی یون‌های نقره و کلر چند ثانیه طول می‌کشد. در عین حال مخلوطی از هیدروژن و اکسیژن در دمای اتاق و فشار معمولیرا می توان برای سال ها بدون هیچ واکنشی ذخیره کرد. اما به محض عبور جرقه الکتریکی از مخلوط، انفجار رخ می دهد. این مثال نشان می‌دهد که سرعت واکنشهای شیمیایی تحت تأثیر شرایط مختلف قرار می‌گیرد: قرار گرفتن در معرض الکتریسیته، اشعه ماوراء بنفش و اشعه ایکس، غلظت معرف‌ها، هم زدن آنها، و حتی وجود سایر موادی که در واکنش دخالت ندارند.
در این حالت، واکنش‌هایی که در یک سیستم همگن متشکل از یک فاز رخ می‌دهند، معمولاً سریعتر از یک سیستم ناهمگن متشکل از چندین فاز انجام می‌شوند. یک مثال معمولی واکنش همگنواکنش فروپاشی طبیعی یک ماده رادیواکتیو است که سرعت آن متناسب با غلظت آن ماده است آر.این سرعت را می توان با معادله دیفرانسیل بیان کرد:
جایی که به -ثابت سرعت واکنش؛
آر- غلظت ماده
چنین واکنشی واکنش مرتبه اول نامیده می شود و زمان لازم برای کاهش مقدار اولیه ماده به نصف نامیده می شود. نیمه عمر
اگر واکنشی در نتیجه برهمکنش دو مولکول رخ دهد اوه ب،سپس سرعت آن متناسب با تعداد برخورد آنها خواهد بود. مشخص شده است که این عدد با غلظت مولکول ها متناسب است الف و ب.سپس می توانیم سرعت یک واکنش مرتبه دوم را به شکل دیفرانسیل تعیین کنیم:
سرعت به طور قابل توجهی به دما بستگی دارد. مطالعات تجربی نشان داده‌اند که تقریباً برای تمام واکنشهای شیمیایی، با افزایش دما به میزان 10 درجه سانتیگراد، سرعت تقریباً دو برابر می‌شود. با این حال، انحرافات از این قانون تجربی نیز مشاهده می شود، زمانی که سرعت می تواند تنها 1.5 برابر افزایش یابد، و برعکس، سرعت واکنش در برخی موارد، به عنوان مثال، در طول دناتوره شدن آلبومین تخم مرغ (هنگام جوشاندن تخم مرغ)، 50 برابر افزایش می یابد. البته نباید فراموش کرد که این شرایط می تواند بر ماهیت و نتیجه واکنش های شیمیایی با ساختار خاصی از مولکول های ترکیبات شیمیایی تأثیر بگذارد.
فعال ترین در این زمینه ترکیباتی با ترکیب متغیر با پیوندهای ضعیف بین اجزای آنها هستند. دقیقاً در آنها است که عمل کاتالیزورهای مختلف در درجه اول هدایت می شود که به طور قابل توجهی روند واکنش های شیمیایی را تسریع می کند. عوامل ترمودینامیکی مانند دما و فشار تأثیر کمتری بر واکنش ها دارند. برای مقایسه می‌توان به واکنش سنتز آمونیاک از نیتروژن و هیدروژن اشاره کرد. در ابتدا نمی توان آن را با کمک فشار زیاد یا درجه حرارت بالاو تنها استفاده از آهن با تیمار ویژه به عنوان کاتالیزور برای اولین بار به موفقیت منجر شد. با این حال، این واکنش با مشکلات تکنولوژیکی بزرگی همراه است که با استفاده از کاتالیزور فلزی-آلی بر آنها غلبه کرد. در حضور آن، سنتز آمونیاک در دمای معمولی 18 درجه سانتیگراد و نرمال رخ می دهد فشار جوکه نه تنها برای تولید کود، بلکه در آینده برای چنین تغییری در ساختار ژنتیکی غلات (چودار و گندم) که نیازی به کودهای نیتروژنی نخواهند داشت، چشم انداز بزرگی را باز می کند. بیشتر فرصت های بزرگو چشم انداز با استفاده از کاتالیزورها در سایر شاخه های صنایع شیمیایی، به ویژه در سنتز آلی "ریز" و "سنگین" به وجود می آید.
بدون ذکر مثال های بیشتر از راندمان فوق العاده بالای کاتالیزورها در تسریع واکنش های شیمیایی، لازم به ذکر است توجه ویژهکه پیدایش و تکامل حیات روی زمین بدون وجود غیرممکن بود آنزیم ها،اساساً به عنوان کاتالیزورهای زنده عمل می کنند.
اگرچه آنزیم ها دارند خواص عمومیبا این حال، ذاتی همه کاتالیزورها، با کاتالیزور دوم یکسان نیستند، زیرا در سیستم های زنده عمل می کنند. بنابراین، تمام تلاش ها برای استفاده از تجربه طبیعت زنده برای تسریع فرآیندهای شیمیایی در دنیای معدنی با محدودیت های جدی مواجه است. ما فقط می توانیم در مورد مدل سازی برخی از عملکردهای آنزیم ها و استفاده از این مدل ها برای تجزیه و تحلیل نظری فعالیت سیستم های زنده و همچنین تا حدی برای کاربرد عملیآنزیم های جدا شده برای سرعت بخشیدن به واکنش های شیمیایی خاص.
در صنعت شرایط به گونه ای انتخاب می شود که واکنش های لازم انجام شود و واکنش های مضر کند شود.
انواع واکنش های شیمیایی
جدول 12 انواع اصلی واکنش های شیمیایی را با توجه به تعداد ذرات درگیر در آنها نشان می دهد. رسم ها و معادلات واکنش ها که اغلب در کتاب های درسی توضیح داده شده اند، آورده شده است. تجزیه, اتصالات, جایگزینیو تبادل.
در بالای جدول ارائه شده است واکنش های تجزیهآب و بی کربنات سدیم. نشان داده شده دستگاهی برای عبور جریان الکتریکی مستقیم از آب است. کاتد و آند صفحات فلزی هستند که در آب غوطه ور شده و به منبع جریان الکتریکی متصل می شوند. به واسطه آب خالصعملا انجام نمی دهد برقمقدار کمی سودا (Na 2 CO 3 ) یا اسید سولفوریک ( H 2 SO 4 ) به آن اضافه می شود . هنگامی که جریان از هر دو الکترود عبور می کند، حباب های گاز آزاد می شوند. در لوله ای که هیدروژن در آن جمع آوری می شود، حجم آن دو برابر لوله ای است که اکسیژن در آن جمع آوری می شود (وجود آن را می توان با کمک یک شکاف در حال سوختن تأیید کرد). نمودار مدل واکنش تجزیه آب را نشان می دهد. پیوندهای شیمیایی (کووالانسی) بین اتم ها در مولکول های آب از بین می روند و مولکول های هیدروژن و اکسیژن از اتم های آزاد شده تشکیل می شوند.
نمودار مدل واکنش های اتصالآهن فلزی و گوگرد مولکولی S 8 نشان می دهد که در نتیجه بازآرایی اتم ها در طی واکنش، سولفید آهن تشکیل می شود. در عین حال نابود می شوند پیوندهای شیمیاییدر یک کریستال آهن (پیوند فلزی) و یک مولکول گوگرد ( پیوند کووالانسی) و اتم های آزاد شده با هم ترکیب می شوند و پیوندهای یونی تشکیل می دهند و کریستال نمک را تشکیل می دهند.
یکی دیگر از واکنش های این ترکیب، خاموش شدن آهک با CaO با آب برای تشکیل هیدروکسید کلسیم است. در همان زمان، آهک سوخته (آهک سریع) شروع به گرم شدن می کند و پودر آهک شل شده تشکیل می شود.
به واکنش های جایگزینیبه برهمکنش یک فلز با اسید یا نمک اشاره دارد. هنگامی که یک فلز به اندازه کافی فعال در یک اسید قوی (اما نه نیتریک) غوطه ور می شود، حباب های هیدروژن آزاد می شوند. بیشتر فلز فعالنمک کمتر فعال را از محلول جابجا می کند.
معمول واکنش های مبادله اییک واکنش خنثی سازی و واکنش بین محلول های دو نمک است. شکل تهیه رسوب سولفات باریم را نشان می دهد. پیشرفت واکنش خنثی سازی با استفاده از نشانگر فنل فتالئین (رنگ زرشکی ناپدید می شود) نظارت می شود.
جدول 12
انواع واکنش های شیمیایی
هوا. اکسیژن. احتراق
اکسیژن رایج ترین است عنصر شیمیاییروی زمین. محتوای آن در پوسته زمین و هیدروسفر در جدول 2 "حدث عناصر شیمیایی" ارائه شده است. اکسیژن تقریباً نیمی (47٪) از جرم لیتوسفر را تشکیل می دهد. این عنصر شیمیایی غالب هیدروسفر است. در پوسته زمین، اکسیژن فقط به صورت محدود (اکسیدها، نمکها) وجود دارد. هیدروسفر نیز عمدتاً با اکسیژن محدود نشان داده می شود (بخشی از اکسیژن مولکولی در آب حل می شود).
اتمسفر حاوی 20.9 درصد اکسیژن آزاد حجمی است. هوا مخلوط پیچیده ای از گازها است. هوای خشک از 99.9٪ نیتروژن (78.1٪)، اکسیژن (20.9٪) و آرگون (0.9٪) تشکیل شده است. محتوای این گازها در هوا تقریبا ثابت است. ترکیب خشک هوای جویهمچنین شامل دی اکسید کربن، نئون، هلیوم، متان، کریپتون، هیدروژن، اکسید نیتریک (I) (اکسید دی نیتروژن، همی اکسید نیتروژن - N 2 O)، ازن، دی اکسید گوگرد، مونوکسید کربن، زنون، اکسید نیتریک (IV) (دی اکسید نیتروژن) - NO 2).
ترکیب هوا توسط شیمیدان فرانسوی Antoine Laurent Lavoisier در پایان قرن 18 تعیین شد (جدول 13). او محتوای اکسیژن موجود در هوا را ثابت کرد و آن را "هوای زندگی" نامید. برای انجام این کار، او جیوه را روی یک اجاق گاز در یک مخزن شیشه ای گرم کرد که قسمت نازک آن زیر یک کلاه شیشه ای قرار داده شده بود که در یک حمام آب قرار می گرفت. هوای زیر کاپوت معلوم شد بسته است. هنگامی که گرم می شود، جیوه با اکسیژن ترکیب می شود و به اکسید جیوه قرمز تبدیل می شود. "هوا" باقی مانده در زنگ شیشه ای پس از گرم کردن جیوه حاوی اکسیژن نیست. موش که زیر کاپوت گذاشته بود خفه می شد. لاووازیه پس از کلسینه کردن اکسید جیوه، دوباره اکسیژن را از آن جدا کرد و دوباره جیوه خالص به دست آورد.
حدود 2 میلیارد سال پیش میزان اکسیژن جو شروع به افزایش قابل توجهی کرد. در نتیجه واکنش فتوسنتزحجم معینی از دی اکسید کربن جذب شد و همان حجم اکسیژن آزاد شد. شکل جدول به صورت شماتیک تشکیل اکسیژن در طول فتوسنتز را نشان می دهد. در طول فتوسنتز در برگ گیاهان سبز حاوی کلروفیل، هنگامی که انرژی خورشیدی جذب می شود، آب و دی اکسید کربن تبدیل به کربوهیدرات ها(قند) و اکسیژن. واکنش تشکیل گلوکز و اکسیژن در گیاهان سبز را می توان به صورت زیر نوشت فرم زیر:
6H 2 O + 6CO 2 = C 6 H 12 O 6 + 6O 2.
گلوکز حاصل در آب نامحلول می شود نشاسته، که در گیاهان تجمع می یابد.
جدول 13
هوا. اکسیژن. احتراق
فتوسنتز یک فرآیند شیمیایی پیچیده است که شامل چندین مرحله است: جذب و انتقال انرژی خورشیدی، استفاده از انرژی نور خورشید برای شروع واکنشهای ردوکس فتوشیمیایی، کاهش دی اکسید کربن و تشکیل کربوهیدرات‌ها.
نور خورشید- این تابش الکترومغناطیسیطول موج های مختلف در مولکول کلروفیل، هنگامی که نور مرئی (قرمز و بنفش) جذب می شود، الکترون ها از یک حالت انرژی به حالت دیگر منتقل می شوند. تنها بخش کوچکی از انرژی خورشیدی (0.03٪) که به سطح زمین می رسد برای فتوسنتز مصرف می شود.
تمام دی اکسید کربن روی زمین به طور متوسط در 300 سال، اکسیژن در 2000 سال و آب اقیانوس در 2 میلیون سال چرخه فتوسنتز را طی می کند. در حال حاضر، جو دارای محتوای اکسیژن ثابت است. تقریباً به طور کامل صرف تنفس، احتراق و پوسیدگی مواد آلی می شود.
اکسیژن یکی از فعال ترین مواد است. فرآیندهای حاوی اکسیژن را واکنش های اکسیداسیون می نامند. اینها عبارتند از احتراق، تنفس، پوسیدگی و بسیاری دیگر. جدول احتراق روغن را نشان می دهد که با آزاد شدن گرما و نور اتفاق می افتد.
واکنش های احتراق می تواند نه تنها فواید، بلکه آسیب نیز به همراه داشته باشد. احتراق را می توان با قطع دسترسی هوا (اکسیدکننده) به جسم در حال سوختن با استفاده از فوم، ماسه یا پتو متوقف کرد.
کپسول های آتش نشانی فوم با محلول غلیظ جوش شیرین پر می شوند. هنگام تماس با اسید سولفوریک غلیظ که در یک آمپول شیشه ای در بالای کپسول آتش نشانی قرار دارد، کف دی اکسید کربن تشکیل می شود. برای فعال کردن کپسول آتش نشانی آن را برگردانید و با پین فلزی به زمین ضربه بزنید. در این حالت آمپول حاوی اسید سولفوریک می شکند و دی اکسید کربنی که در نتیجه واکنش اسید با بی کربنات سدیم ایجاد می شود، مایع را کف کرده و با جریانی قوی از کپسول آتش نشانی به بیرون پرتاب می کند. مایع کف آلود و دی اکسید کربن که جسم در حال سوختن را در بر گرفته است، هوا را به دور می راند و شعله را خاموش می کند.
بخش ها: علم شیمی
نوع درس: کسب دانش جدید.
نوع درس: گفتگو با نمایش آزمایشات.
اهداف:
آموزشی- تفاوت بین پدیده های شیمیایی و فیزیکی را تکرار کنید. توسعه دانش در مورد علائم و شرایط واکنش های شیمیایی.
رشدی- توسعه مهارت ها بر اساس دانش شیمی، طرح مسائل ساده، فرموله کردن فرضیه ها، تعمیم.
آموزشی –به شکل گیری جهان بینی علمی دانش آموزان ادامه دهید، فرهنگ ارتباط را از طریق کار به صورت جفت "دانش آموز-دانشجو"، "دانش آموز-معلم" و همچنین مشاهده، توجه، کنجکاوی و ابتکار پرورش دهید.
روش ها و تکنیک های روش شناختی: مکالمه، نمایش آزمایشات; پر کردن جدول، دیکته شیمیایی، کار مستقل با کارت.
تجهیزات و معرف ها. پایه آزمایشگاهی با لوله آزمایش، قاشق آهنی برای سوزاندن مواد، لوله آزمایش با لوله خروجی گاز، لامپ الکلی، کبریت، محلول های کلرید آهن FeCL 3، تیوسیانات پتاسیم KNCS، سولفات مس (سولفات مس) CuSO 4، هیدروکسید سدیم NaOH، کربنات سدیم Na 2 CO 3، اسید هیدروکلریک HCL، پودر S.
در طول کلاس ها
معلم.ما در حال مطالعه فصل "تغییراتی که در مواد رخ می دهد" هستیم و می دانیم که تغییرات می توانند فیزیکی و شیمیایی باشند. تفاوت بین یک پدیده شیمیایی و یک پدیده فیزیکی چیست؟
دانشجو.در اثر یک پدیده شیمیایی، ترکیب یک ماده تغییر می کند و در نتیجه یک پدیده فیزیکی، ترکیب یک ماده بدون تغییر می ماند و فقط حالت تجمع آن یا شکل و اندازه اجسام تغییر می کند.
معلم.در همین آزمایش می توان به طور همزمان مواد شیمیایی و پدیده های فیزیکی. اگر سیم مسی را با چکش صاف کنید، یک صفحه مسی خواهید داشت. شکل سیم تغییر می کند، اما ترکیب آن ثابت می ماند. این یک پدیده فیزیکی است. اگر یک صفحه مسی روی حرارت زیاد گرم شود، درخشش فلزی از بین می رود. سطح صفحه مسی با یک پوشش مشکی پوشانده می شود که می توان آن را با چاقو خراش داد. این بدان معنی است که مس با هوا تعامل می کند و به ماده جدیدی تبدیل می شود. این یک پدیده شیمیایی است. یک واکنش شیمیایی بین فلز و اکسیژن موجود در هوا رخ می دهد.
دیکته شیمیایی
انتخاب 1
ورزش.مشخص کنید در مورد چه پدیده هایی (فیزیکی یا شیمیایی) صحبت می کنید. پاسخ خود را توضیح دهید.
1. احتراق بنزین در موتور خودرو.
2. تهیه پودر از یک تکه گچ.
3. پوسیدگی بقایای گیاهی.
4. ترش کردن شیر.
5. بارندگی
گزینه 2
1. سوزاندن زغال سنگ.
2. آب شدن برف.
3. تشکیل زنگ.
4. تشکیل یخبندان روی درختان.
5. درخشش یک رشته تنگستن در یک لامپ.
معیارهای ارزیابی
شما می توانید حداکثر 10 امتیاز (1 امتیاز برای پدیده به درستی نشان داده شده و 1 امتیاز برای توجیه پاسخ) کسب کنید.
معلم.بنابراین، می دانید که همه پدیده ها به فیزیکی و شیمیایی تقسیم می شوند. بر خلاف پدیده های فیزیکی، در طی پدیده های شیمیایی یا واکنش های شیمیایی، تبدیل برخی از مواد به مواد دیگر رخ می دهد. این دگرگونی ها با نشانه های بیرونی همراه است. برای اینکه شما را با واکنش های شیمیایی آشنا کنم، یک سری آزمایش های نمایشی انجام خواهم داد. شما باید علائمی را شناسایی کنید که نشان می دهد یک واکنش شیمیایی رخ داده است. توجه کنید که چه شرایطی برای وقوع این واکنش های شیمیایی ضروری است.
تجربه دمو شماره 1
معلم.در آزمایش اول، شما باید دریابید که وقتی محلول تیوسیانات پتاسیم KNCS به آن اضافه شود، چه اتفاقی برای کلرید آهن (111) می افتد.
FeCL 3 + KNCS = Fe(NCS) 3 +3 KCL
دانشجو.واکنش با تغییر رنگ همراه است
آزمایش نمایشی شماره 2
معلم. 2 میلی لیتر سولفات مس را در لوله آزمایش بریزید و کمی محلول هیدروکسید سدیم اضافه کنید.
CuSO 4 + 2 NaOH = Cu (OH) 2↓ + Na 2 SO 4
دانشجو. یک رسوب آبی ظاهر می شود، Cu(OH) 2↓
آزمایش نمایشی شماره 3
معلم.به محلول حاصل از مس (OH) 2↓ محلولی از اسید HCL اضافه کنید
Cu (OH) 2↓ + 2 HCL = CuCL 2 +2 HOH
دانشجو. رسوب حل می شود.
آزمایش نمایشی شماره 4
معلم.محلول را در لوله آزمایش حاوی محلول کربنات سدیم بریزید. اسید هیدروکلریک HCL.
Na 2 CO 3 + 2 HCL = 2 NaCL + H 2 O + CO 2
دانشجو. گاز آزاد می شود.
آزمایش نمایشی شماره 5
معلم.در قاشق آهنی کمی گوگرد آتش بزنیم. دی اکسید گوگرد تشکیل می شود - اکسید گوگرد (4) - SO 2.
S + O 2 = SO 2
دانشجو.گوگرد با شعله ای مایل به آبی روشن می شود، دود تند فراوان تولید می کند و گرما و نور آزاد می کند.
آزمایش نمایشی شماره 6
معلم.واکنش تجزیه پرمنگات پتاسیم واکنشی برای تولید و شناسایی اکسیژن است.
دانشجو.گاز آزاد می شود.
معلم.این واکنش با حرارت دهی مداوم رخ می دهد، به محض قطع شدن، واکنش نیز متوقف می شود (نوک لوله خروجی گاز دستگاهی که اکسیژن در آن به دست آمده به داخل لوله آزمایش با آب پایین می آید - در حین گرم شدن، اکسیژن آزاد می شود و می‌توان آن را با حباب‌هایی که از نوک لوله بیرون می‌آیند مشاهده کرد، اما اگر گرمایش متوقف شود - انتشار حباب‌های اکسیژن نیز متوقف می‌شود).
آزمایش نمایشی شماره 7
معلم.در حین حرارت دادن، کمی قلیایی NaOH به یک لوله آزمایش با کلرید آمونیوم NH 4 CL اضافه کنید. از یکی از دانش آموزان بخواهید که بالا بیاید و آمونیاک آزاد شده را بو کند. به دانش آموز در مورد بوی تند هشدار دهید!
NH 4 CL + NaOH = NH 3 + HOH + NaCL
دانشجو. گازی با بوی تند آزاد می شود.
دانش آموزان علائم واکنش های شیمیایی را در دفترچه یادداشت خود یادداشت می کنند.
علائم واکنش های شیمیایی
انتشار (جذب) گرما یا نور
تغییر رنگ
انتشار گاز
جداسازی (انحلال) رسوبات
تغییر در بو
با استفاده از دانش دانش آموزان از واکنش های شیمیایی، بر اساس آزمایش های نمایشی انجام شده، جدولی از شرایط وقوع و وقوع واکنش های شیمیایی تهیه می کنیم.
معلم.شما علائم واکنش های شیمیایی و شرایط وقوع آنها را مطالعه کرده اید. کار فردی با استفاده از کارت.
کدام علائم مشخصه واکنش های شیمیایی است؟
الف) تشکیل رسوب
ب) تغییر حالت تجمع
ب) انتشار گاز
د) آسیاب کردن مواد
قسمت پایانی
معلم درس را خلاصه می کند و نتایج به دست آمده را تجزیه و تحلیل می کند. نمره می دهد.
مشق شب
نمونه هایی از پدیده های شیمیایی که در آن رخ می دهد را ذکر کنید فعالیت کارگریوالدین شما، در خانه، در طبیعت.
طبق کتاب درسی O.S Gabrielyan "شیمی - کلاس هشتم" § 26، سابق. 3.6 ص 96
ما در طول زندگی خود به طور مداوم با پدیده های فیزیکی و شیمیایی مواجه هستیم. پدیده های فیزیکی طبیعی به قدری برای ما آشنا هستند که مدت هاست اهمیت چندانی به آنها قائل نبوده ایم. واکنش های شیمیایی به طور مداوم در بدن ما رخ می دهد. انرژی ای که در طی واکنش های شیمیایی آزاد می شود به طور مداوم در زندگی روزمره، در تولید و در هنگام راه اندازی استفاده می شود سفینه های فضایی. بسیاری از موادی که اشیای اطراف ما از آنها ساخته شده اند، به صورت آماده از طبیعت گرفته نشده اند، بلکه با استفاده از واکنش های شیمیایی ساخته شده اند. در زندگی روزمره، برای ما منطقی نیست که بفهمیم چه اتفاقی افتاده است. اما هنگام مطالعه فیزیک و شیمی در سطح کافی، نمی توانید بدون این دانش انجام دهید. چگونه پدیده های فیزیکی را از شیمیایی تشخیص دهیم؟ آیا نشانه هایی وجود دارد که می تواند به انجام این کار کمک کند؟
در طی واکنش های شیمیایی، از برخی مواد، مواد جدیدی متفاوت از مواد اولیه تشکیل می شود. با ناپدید شدن علائم اولی و ظاهر شدن نشانه های دومی و همچنین با آزاد شدن یا جذب انرژی، نتیجه می گیریم که یک واکنش شیمیایی رخ داده است.
اگر یک صفحه مسی را گرم کنید، یک پوشش سیاه روی سطح آن ظاهر می شود. هنگامی که دی اکسید کربن از طریق آب آهک دمیده می شود، یک رسوب سفید تشکیل می شود. هنگامی که چوب می سوزد، قطرات آب روی دیواره های سرد ظرف ظاهر می شود، زمانی که منیزیم می سوزد، یک پودر سفید به دست می آید.
به نظر می رسد که نشانه های یک واکنش شیمیایی تغییر در رنگ، بو، تشکیل رسوب و ظاهر گاز است.
هنگام بررسی واکنش های شیمیایی، نه تنها باید به چگونگی وقوع آنها توجه کرد، بلکه باید به شرایطی نیز توجه کرد که برای شروع و ادامه واکنش باید رعایت شود.
بنابراین، برای شروع یک واکنش شیمیایی چه شرایطی باید رعایت شود؟
برای انجام این کار، اول از همه، لازم است که مواد واکنش دهنده را در تماس قرار دهید (ترکیب، مخلوط کنید). هر چه مواد خردتر باشند، سطح تماس آنها بزرگتر باشد، واکنش بین آنها سریعتر و فعالتر رخ می دهد. به عنوان مثال، شکر کلوچه به سختی آتش می زند، اما له شده و در هوا پاشیده می شود که در عرض چند ثانیه می سوزد و نوعی انفجار ایجاد می کند.
با کمک انحلال، می توانیم یک ماده را به ذرات ریز خرد کنیم. گاهی اوقات انحلال اولیه مواد اولیه انجام آن را آسان تر می کند واکنش شیمیاییبین مواد
در برخی موارد تماس موادی مانند آهن با هوای مرطوب برای بروز واکنش کافی است. اما بیشتر اوقات، تماس مواد به تنهایی برای این کار کافی نیست: برخی شرایط دیگر باید رعایت شود.
بنابراین، مس در دمای پایین حدود 20-25 درجه سانتیگراد با اکسیژن هوا واکنش نمی دهد. برای ایجاد واکنش بین مس و اکسیژن، استفاده از گرما ضروری است.
گرمایش به طرق مختلف بر وقوع واکنش های شیمیایی تأثیر می گذارد. برخی از واکنش ها نیاز به حرارت دادن مداوم دارند. هنگامی که حرارت متوقف می شود، واکنش شیمیایی متوقف می شود. به عنوان مثال، حرارت ثابت برای تجزیه قند لازم است.
در موارد دیگر، حرارت دادن فقط برای رخ دادن واکنش لازم است، انگیزه ایجاد می کند و سپس واکنش بدون گرم کردن ادامه می یابد. به عنوان مثال، ما چنین گرمایی را در هنگام احتراق منیزیم، چوب و سایر مواد قابل احتراق مشاهده می کنیم.
وب سایت، هنگام کپی کردن مطالب به طور کامل یا جزئی، پیوند به منبع مورد نیاز است.
§ 1 نشانه های واکنش های شیمیایی
در واکنش های شیمیایی، مواد اولیه به مواد دیگری تبدیل می شوند که خواص متفاوتی دارند. این را می توان قضاوت کرد نشانه های خارجیواکنش های شیمیایی: تشکیل یک ماده گازی یا نامحلول، آزاد شدن یا جذب انرژی، تغییر رنگ ماده.
یک تکه سیم مسی را در شعله لامپ الکلی گرم کنید. خواهیم دید که قسمتی از سیم که در شعله بود سیاه شده است.
1-2 میلی لیتر محلول اسید استیک را به پودر جوش شیرین اضافه کنید. ما ظهور حباب های گاز و ناپدید شدن سودا را مشاهده می کنیم.
3-4 میلی لیتر محلول کلرید مس را به محلول هیدروکسید سدیم اضافه کنید. در این حالت محلول شفاف آبی به یک رسوب آبی روشن تبدیل می شود.
1-2 قطره محلول ید را به 2 میلی لیتر محلول نشاسته اضافه کنید. و مایع سفید شفاف به آبی تیره مات تبدیل می شود.
مهمترین علامت یک واکنش شیمیایی، تشکیل مواد جدید است.
اما این را می توان با برخی از علائم خارجی واکنش نیز قضاوت کرد:
ته نشینی؛
تغییر رنگ؛
انتشار گاز؛
بو ظاهر می شود؛
انتشار یا جذب انرژی به شکل گرما، الکتریسیته یا نور.
به عنوان مثال، اگر شما یک ترکش روشن را به مخلوطی از هیدروژن و اکسیژن بیاورید یا یک تخلیه الکتریکی از این مخلوط عبور دهید، یک انفجار کر کننده رخ می دهد و یک ماده جدید روی دیواره رگ تشکیل می شود - آب. واکنشی در تشکیل مولکول های آب از اتم های هیدروژن و اکسیژن با آزاد شدن گرما رخ داد.
برعکس، تجزیه آب به اکسیژن و هیدروژن نیاز به انرژی الکتریکی دارد.
§ 2 شرایط برای وقوع یک واکنش شیمیایی
با این حال، شرایط خاصی برای وقوع یک واکنش شیمیایی ضروری است.
واکنش احتراق اتیل الکل را در نظر بگیرید.
هنگامی که الکل با اکسیژن موجود در هوا تعامل می کند، برای شروع واکنش، مولکول های الکل و اکسیژن باید در تماس باشند. اما اگر درپوش لامپ الکل را باز کنیم، وقتی مواد اولیه - الکل و اکسیژن - با هم تماس پیدا کنند، هیچ واکنشی رخ نمی دهد. بیایید یک کبریت روشن بیاوریم. الکل روی فتیله چراغ الکلی گرم شده و مشتعل می شود و واکنش احتراق آغاز می شود. شرط لازم برای وقوع واکنش در اینجا گرمایش اولیه است.
محلول 3 درصد پراکسید هیدروژن را در یک لوله آزمایش بریزید. اگر لوله آزمایش را باز بگذاریم، پراکسید هیدروژن به آرامی شروع به تجزیه شدن به آب و اکسیژن می کند. در این صورت سرعت واکنش به قدری پایین خواهد بود که هیچ نشانه ای از تکامل گاز نخواهیم دید. مقداری پودر اکسید منگنز سیاه (IV) اضافه کنید. رهاسازی سریع گاز را مشاهده می کنیم. این اکسیژن است که در طی واکنش تجزیه پراکسید هیدروژن تشکیل شده است.
شرط لازم برای شروع این واکنش، افزودن ماده ای بود که در واکنش شرکت نمی کند، اما آن را تسریع می کند.
به این ماده کاتالیزور می گویند.
بدیهی است که برای وقوع و سیر واکنش های شیمیایی شرایط خاصی لازم است، یعنی:
تماس مواد اولیه (مواد اولیه)،
آنها را تا دمای مشخصی گرم کنید،
کاربرد کاتالیزورها
§ 3 ویژگی های واکنش های شیمیایی
یکی از ویژگی های واکنش های شیمیایی این است که اغلب با جذب یا آزاد شدن انرژی همراه هستند.
دیمیتری ایوانوویچ مندلیف خاطرنشان کرد که مهمترین ویژگی همه واکنش های شیمیایی تغییر انرژی در هنگام وقوع آنها است.
آزاد شدن یا جذب گرما در طی واکنش های شیمیایی به این دلیل است که انرژی صرف فرآیند تخریب برخی از مواد (تخریب پیوند بین اتم ها و مولکول ها) می شود و در هنگام تشکیل سایر مواد (تشکیل پیوند بین اتم ها) آزاد می شود. و مولکول ها).
تغییرات انرژی خود را در آزادسازی یا جذب گرما نشان می دهد. واکنش هایی که با انتشار گرما رخ می دهد گرمازا نامیده می شود.
واکنش هایی که با جذب گرما رخ می دهند گرماگیر نامیده می شوند.
مقدار گرمای آزاد شده یا جذب شده را اثر حرارتی یک واکنش می نامند.
اثر حرارتی معمولاً با حرف لاتین Q و علامت مربوطه نشان داده می شود: +Q برای واکنش های گرمازا و -Q برای واکنش های گرماگیر.
شاخه ای از شیمی که به بررسی اثرات حرارتی واکنش های شیمیایی می پردازد، ترموشیمی نامیده می شود. اولین مطالعات پدیده های ترموشیمیایی به دانشمند نیکولای نیکولاویچ بکتوف تعلق داشت.
مقدار اثر حرارتی به 1 مول از ماده اشاره می شود و بر حسب کیلوژول (کیلوژول) بیان می شود.
بیشتر فرآیندهای شیمیایی که در طبیعت، آزمایشگاه و صنعت رخ می دهند گرمازا هستند. اینها شامل تمام واکنشهای احتراق، اکسیداسیون، ترکیب فلزات با عناصر دیگر و غیره است.
با این حال، فرآیندهای گرماگیر نیز وجود دارد، به عنوان مثال تجزیه آب تحت تأثیر جریان الکتریکی.
اثرات حرارتی واکنش های شیمیایی به طور گسترده ای از 4 تا 500 کیلوژول بر مول متغیر است. اثر حرارتی در طول واکنش های احتراق بسیار مهم است.
بیایید سعی کنیم ماهیت دگرگونی های مداوم مواد و آنچه برای اتم های مواد واکنش دهنده اتفاق می افتد را توضیح دهیم. بر اساس تئوری اتمی-مولکولی، همه مواد از اتم هایی تشکیل شده اند که به مولکول ها یا ذرات دیگر به یکدیگر متصل هستند. در طی فرآیند واکنش، مواد شروع کننده (مواد واکنش) از بین می روند و مواد جدید (محصولات واکنش) تشکیل می شوند. بنابراین، تمام واکنش ها به تشکیل مواد جدید از اتم هایی که مواد اولیه را تشکیل می دهند، ختم می شود.
بنابراین، جوهر یک واکنش شیمیایی، چینش مجدد اتم ها است که در نتیجه آن، مولکول های جدید (یا دیگر اشکال ماده) از مولکول ها (یا ذرات دیگر) به دست می آیند.
فهرست ادبیات مورد استفاده:
- نه. کوزنتسوا. علم شیمی. کلاس هشتم. کتاب درسی موسسات آموزش عمومی. - M. Ventana-Graf، 2012.