Слайд 2ПОНЯТИЕ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
Химические реакции, или химические явления, — это процессы,
![ПОНЯТИЕ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ Химические реакции, или химические явления, — это](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-1.jpg)
в результате которых из одних веществ образуются другие, отличающиеся от исходных по составу или строению.
При протекании химических реакций не происходит изменения числа атомов того или иного элемента, взаимопревращения изотопов. С этой точки зрения особый тип процессов составляют ядерные реакции.
Слайд 3Типы ядерных реакций
Расщепление ядер. При бомбардировке элементарными частицами тяжелые ядра могут распадаться
![Типы ядерных реакций Расщепление ядер. При бомбардировке элементарными частицами тяжелые ядра могут](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-2.jpg)
на два ядра других элементов.
Термоядерный синтез. При высоких температурах ядра атомов могут соединяться в более тяжелые ядра.
Большинство ядерных реакций сопровождается выделением колоссального количества энергии, что и обусловливает их соответствующее применение.
Слайд 4Классификация реакций по числу и составу реагирующих веществ
Реакции соединения
Реакции разложения
Реакции
![Классификация реакций по числу и составу реагирующих веществ Реакции соединения Реакции разложения Реакции замещения Реакции обмена.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-3.jpg)
замещения
Реакции обмена.
Слайд 5Реакции соединения
Это такие реакции, при которых из двух или более исходных веществ
![Реакции соединения Это такие реакции, при которых из двух или более исходных](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-4.jpg)
образуется один продукт взаимодействия. Исходные вещества могут быть как простыми, так и сложными.
4Р + 5О2 = 2Р2О5;
СО + С12 = СОС12;
4NO2 + О2 + 2Н2О = 4HNO3;
СаО + Н2О = Са(ОН)2.
Слайд 6Реакции разложения
Это такие реакции, при которых из одного исходного вещества образуются
![Реакции разложения Это такие реакции, при которых из одного исходного вещества образуются](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-5.jpg)
два или более продукта.
Исходное вещество в реакциях такого типа должно быть сложное, а образующиеся вещества могут быть как простыми, так и сложными, например:
2НI = H2 + I2;
2КСlO3 = 2КС1 + 3О2;
(СuОН)2СО3 = 2СuО + Н2О + СО2.
Слайд 7Реакции замещения
Это реакции, в которых атомы простого вещества замещают в сложном
![Реакции замещения Это реакции, в которых атомы простого вещества замещают в сложном](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-6.jpg)
веществе атомы какого-нибудь элемента в сложном веществе.
Поскольку в реакциях замещения в качестве одного из реагентов обязательно участвует простое вещество, все превращения такого типа являются окислительно-восстановительными.
Zn + H2SO4 = H2↑ + ZnSO4;
2A1 +Fe2O3 = 2Fe + A12O3;
2CuO + С = 2Cu + CO2;
H2S + Br2 = 2HBr + S↓.
Слайд 8Реакции обмена
Реакции, при которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями, называют
![Реакции обмена Реакции, при которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-7.jpg)
реакциями обмена.
Реакции обмена могут протекать непосредственно между двумя реагентами без участия растворителя:
SiO2 + 4HF = SiF4 + Н2О;
ZnO + 2KOH = K2ZnO2 + Н2O .
Реакции обмена, протекающие в растворах электролитов, принято называть реакциями ионного обмена. Такие реакции возможны лишь в том случае, если одно из образующихся веществ является слабым электролитом, выделяется из сферы реакции в виде газа или малорастворимого вещества (правило Бертолле):
NaNO2 + НС1 = NaCl + HNO2,
NO2- + Н+ = HNO2;
AgNO3 + NaCl = AgCl↓ + NaNO3,
Ag+ + Cl- = АgCl↓
Следует отметить, что предполагаемое образование в результате реакции ионного обмена малорастворимого соединения не является достаточным условием её протекания. Подобные реакции в большинстве случаев невозможны, если одно из исходных веществ также малорастворимо в воде:
Са3(РО4)2↓ + Na2CO3 → СаСО3 + Na3PO4.
Слайд 9Классификация реакций по изменению степеней окисления атомов химических элементов
К первой группе относят
![Классификация реакций по изменению степеней окисления атомов химических элементов К первой группе](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-8.jpg)
реакции, протекающие без изменения степеней окисления атомов химических элементов. К ним относятся реакции ионного обмена, многие реакции разложения и соединения (в которых среди исходных веществ и продуктов реакции нет простых веществ):
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2Н2О;
СаСО3 = СаО + СО2;
ВаО + Н2О = Ва(ОН)2.
Реакции, в ходе которых атомы химических элементов изменяют свои степени окисления, называют окислительно-восстановительными.
Слайд 10Процесс отдачи атомом электронов называют окислением, соответственно принятие электронов — это восстановление.
Исходное
![Процесс отдачи атомом электронов называют окислением, соответственно принятие электронов — это восстановление.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-9.jpg)
вещество, содержащее окисляющийся атом, называется восстановителем. Окислителем называют вещество, в составе которого присутствует восстанавливающийся атом, т. е. тот, что отнимает электроны у другого атома. Сказанное выше справедливо для межмолекулярных окислительно-восстановительных реакций, в которых окислителем и восстановителем являются различные исходные вещества:
10ē
5Na2S+4O3 + 2KMn+7 O4 + 3H2SO4 = 5Na2S+6O4 + K2SO4 + 2Mn+2 SO4 + 3H2O.
В приведенной выше реакции в качестве восстановителя выступает сульфит натрия, окислителем является перманганат калия.
Бывает так, что и окисляющийся, и восстанавливающийся атомы входят в состав одного и того же вещества. Такие реакции называют внутримолекулярными. Примером может служить разложение дихромата аммония:
6ē
(N-3 H4)2Cr2+6 О7 N20 + Cr2+3O3 + 4Н2О.
Слайд 11Встречаются реакции, в ходе которых изменяются степени окисления атомов одного и того
![Встречаются реакции, в ходе которых изменяются степени окисления атомов одного и того](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-10.jpg)
же элемента. Если при этом часть атомов понижает, а часть — повышает степени окисления, реакцию называют диспропорционированием. Например, взаимодействие хлора с горячим раствором гидроксида калия — реакция диспропорционирования, поскольку один из атомов хлора повышает свою степень окисления от 0 до +5, восстанавливая тем самым пять других атомов хлора от степени окисления 0 до -1:
ЗС120 + 6КОН 5KC1-1 + КСl+5O3 + ЗН2О.
Если степени окисления атомов одного и того же элемента в результате реакции сближаются, т. е. из различных превращаются в одинаковую, — эта реакция контрдиспропорционирования. Подобным образом оксид серы (IV) окисляет сероводород:
4ē
S+4O2 + 2H2S-2 = 3S0 + 2H2O
Слайд 12Классификация реакции по тепловому эффекту
Протекание химических реакций в большинстве случаев сопровождается выделением
![Классификация реакции по тепловому эффекту Протекание химических реакций в большинстве случаев сопровождается](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-11.jpg)
или поглощением энергии. С практической точки зрения наибольший интерес представляет выделение или поглощение в ходе реакции тепловой энергии, называемое ее тепловым эффектом.
Реакции, протекающие с выделением тепловой энергии, называют экзотермическими, с поглощением теплоты — эндотермическими. Уравнение реакции, в котором указан ее тепловой эффект, называют термохимическим.
Поскольку переход вещества из одного агрегатного состояния в другое также сопровождается затратой или выделением теплоты, в термохимическом уравнении часто указывают агрегатное состояние всех участников реакции:
H2(г) + Cl2(г) = 2HCl(г) + 184,8 кДж
N2(г) + О2(г) = 2NO – 180,6 кДж
Значение теплового эффекта реакции удобно приводить в расчете на
1 моль одного из участников реакции, поэтому в термохимических уравнениях часто можно встретить дробные коэффициенты:
l/2N2(r) + 3/2Н2(Г) = NH3(r) + 46,2 кДж/моль.
Слайд 13Классификация реакций по фазовому составу веществ
Фазой называют однородную по составу и свойствам
![Классификация реакций по фазовому составу веществ Фазой называют однородную по составу и](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-12.jpg)
часть системы, которая отделена от других фаз поверхностью (границей) раздела. Например, воздух, как и любая другая смесь газов, представляет собой однофазную систему. Карбонат кальция в воде — двухфазная система, твердые частицы карбоната кальция отделены от жидкой фазы — насыщенного раствора этой соли — поверхностью кристаллов. Если через данную суспензию пропускать углекислый газ, система становится трехфазной, и в ней начинает протекать реакция образования гидрокарбоната кальция:
СаСО3 + Н2О + СО2 = Са(НСО3)2.
С точки зрения числа фаз в реагирующей системе все химические реакции подразделяют на гомогенные и гетерогенные.
В гомогенных (однофазных) реакциях исходные вещества и продукты реакции находятся в одной фазе. Это все реакции между газообразными веществами с образованием газов, многие реакции, протекающие в растворах:
2СО(г) + О2(г) = 2СО2(г);
NaOH(p-p) + НС1(р-р) = NaCl(p-p) + Н2О(ж);
Если хотя бы один из участников реакции (включая катализатор) находится в иной фазе по сравнению со всеми остальными, реакцию называют гетерогенной (многофазной).
Любая реакция с участием твердого вещества является гетерогенной. Если упомянутую выше смесь оксидов кальция и кремния нагреть, пойдет гетерогенная твердофазная реакция: СаО + SiO2 = CaSiO3.
Реакции в гетерогенных системах протекают на границе раздела фаз, поэтому на их скорость очень существенное влияние оказывает степень измельчения твердых веществ, а также интенсивность перемешивания (при наличии жидкой фазы).
Слайд 14Классификация реакции по участию катализатора
Реакции, для протекания которых требуется присутствие катализатора, называют
![Классификация реакции по участию катализатора Реакции, для протекания которых требуется присутствие катализатора,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-13.jpg)
каталитическими.
Каталитические реакции используют в важнейших многотоннажных химических производствах: получении серной и азотной кислот, в производстве аммиака, в нефтепереработке, в синтезе стереорегулярных полимеров и др.
Все биохимические процессы, протекающие в клетках живых организмов, идут с участием биологических катализаторов — ферментов, такие реакции называют ферментативными. Современная биотехнология использует ферментативные процессы в промышленном масштабе для получения продуктов питания (сыры, дрожжи, пиво), лекарственных препаратов (пенициллин), химических веществ (молочная кислота, акриламид) трансгенных форм растений и животных.
Без участия катализаторов идут реакции, которые принято называть некаталитическими.
Слайд 15Классификация реакций по направлению протекания
К необратимым относят те химические реакции, продукты которых
![Классификация реакций по направлению протекания К необратимым относят те химические реакции, продукты](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-14.jpg)
не могут взаимодействовать с образованием исходных веществ. Иными словами, реакция в данных условиях может протекать только в одном направлении.
Необратимых реакций не очень много. К ним можно отнести, например, реакцию получения ацетилена из карбида кальция:
СаС2 + 2Н2О = НС≡СН↑ + Са(ОН)2.
Обратимые реакции протекают в данных условиях в двух взаимно противоположных направлениях.
Стрелки обратимости в уравнениях таких реакций как раз и указывают на возможность протекания взаимодействия в прямом и обратном направлениях:
кат.,t, p
ЗН2 + N2 2NH3;
кат.,t, p
2SO2 + О 2 2SO3;
СН3ОН + НС1 ⇄ СН3С1 + Н2О.
Обратимость химических реакций создает много проблем в химической технологии. При прохождении через колонну синтеза, смесь азота и водорода лишь на 15—17% превращается в аммиак. Затем продукт реакции приходится отделять от непрореагировавших газов и вновь возвращать их в реактор.
С другой стороны, обратимость реакций, протекающих в живых организмах, — это основа важнейшего природного процесса обмена веществ.
Слайд 18ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА И СМЕСИ
Химической системой называют вещество или совокупность веществ, ограниченных от
![ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА И СМЕСИ Химической системой называют вещество или совокупность веществ, ограниченных](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-17.jpg)
окружающей среды реальными или воображаемыми границами и являющиеся предметом рассмотрения с точки зрения их химического состава и свойств.
Слайд 19Классификация химических систем
Химические системы
![Классификация химических систем Химические системы](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-18.jpg)
Слайд 20Если смесь веществ однородна, то есть между различными её компонентами нет границы
![Если смесь веществ однородна, то есть между различными её компонентами нет границы](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-19.jpg)
(поверхности) раздела, её называют гомогенной.
Смеси могут состоять из веществ, которые практически не растворимы или ограниченно растворимы друг в друге. В этом случае их называют гетерогенными.
Слайд 21РАСТВОРЫ
Раствор представляет собой гомогенную систему, состоящую из растворителя, частиц растворённого вещества (одного
![РАСТВОРЫ Раствор представляет собой гомогенную систему, состоящую из растворителя, частиц растворённого вещества](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-20.jpg)
или нескольких) и продуктов их взаимодействия.
Образование раствора — это физико-химический процесс, т. е. помимо распределения частиц одного вещества среди частиц другого могут происходить химические явления: диссоциация электролита, образование сольватов (в водных растворах — гидратов).
Понятия растворитель и растворенное вещество достаточно условны. Растворителем считают то вещество, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора. Если же раствор образовался при смешении газа с газом, жидкости с жидкостью, твердого вещества с твердым веществом, растворителем считают тот компонент, которого в растворе больше. Если одним из компонентов раствора является вода, ее чаще всего и считают растворителем.
Слайд 22Растворы всегда однородны и по агрегатному состоянию могут представлять собой газ, жидкость
![Растворы всегда однородны и по агрегатному состоянию могут представлять собой газ, жидкость](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-21.jpg)
или твердое вещество. Любые газы смешиваются друг с другом в любых соотношениях, такие растворы чаще называют газовыми смесями. В жидкостях могут растворяться газы, другие жидкости и твердые вещества (агрегатное состояние такого раствора — жидкое), аналогично существуют растворы газов, жидкостей и твердых веществ в твердых веществах.
Слайд 23В зависимости от состояния растворенного вещества растворы подразделяют на следующие виды:
молекулярные (растворы
![В зависимости от состояния растворенного вещества растворы подразделяют на следующие виды: молекулярные](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-22.jpg)
неэлектролитов) — раствор глюкозы, сахара или формальдегида в воде, йода в спирте или в бензоле, белого фосфора в сероуглероде;
молекулярно-ионные (растворы слабых электролитов) — водный раствор азотистой кислоты, раствор уксусной кислоты в этаноле;
ионные (растворы сильных электролитов) — водные растворы нитрата калия, гидроксида натрия, хлороводорода.
Слайд 24ПОНЯТИЕ О ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ
И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
Дисперсными называют гетерогенные системы, в которых
![ПОНЯТИЕ О ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ Дисперсными называют гетерогенные системы, в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-23.jpg)
одно вещество в виде очень мелких частиц равномерно распределено в объёме другого.
То вещество, которое распределено в объёме другого, называют дисперсной фазой. Второе вещество носит название дисперсионной среды.
В зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды различают восемь типов дисперсных систем.
Слайд 26Грубодисперсные системы с твёрдой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой называют суспензиями.
Суспензии,
![Грубодисперсные системы с твёрдой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой называют суспензиями.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1056867/slide-25.jpg)
в которых седиментация идёт очень медленно из-за малой разности в плотностях дисперсионной среды и дисперсной фазы, называют взвесями.
Грубодисперсную систему можно получить из двух несмешивающихся друг с другом жидкостей – такие системы называются эмульсиями.
Коллоидные системы. Коллоиды занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами.
Если частицы дисперсной фазы достаточно малы, коллоидная система напоминает истинный раствор, отсюда и происходит название – коллоидный раствор.