Хімічні реакції

При ударі блискавки азот повітря реагує з киснем, утворюючи діоксид азотаВ навколишньому світі постійно проходять хімічні реакції – переварюємо Чи ми їжу, печемо чи пироги, їздимо чи на машинах. У ході хімічної реакції атоми речовин (реагентів) перегруповуються, утворюючи нові речовини (продукти реакції). Результат реакції залежить від елементів, з яких складаються реагенти. При ударі блискавки азот повітря реагує з киснем, утворюючи діоксид азоту.

Як проходять реакції

У ході хімічної реакції зв’язку між атомами речовин розриваються і атоми утворюють зв’язку з новими партнерами. Нижче показано, як вода і вуглекислий газ утворюють вугільну кислоту. Молекула води (Н20) складається з двох атомів водню та одного атома кисню. Молекула вуглекислого газу (СО2) складається з двох атомів кисню і пов’язаного з ними атома вуглецю. Зв’язки між атомами в молекулах рвуться, і виникають інші зв’язки. Так утворюється молекула вугільної кислоти: H2O + CO2 = H2CO3.

Для руйнування зв’язків і виникнення нових потрібна енергія, тому будь-яка хімічна реакція супроводжується енергетичним обміном з навколишнім середовищем. Як правило, виділяється або поглинається теплова енергія, але в деяких реакціях бере участь світло. Якщо при реакції виділяється тепло, то реакція називається екзотермічної. При ендотермічної реакції тепло поглинається. У глибоководних риб є особливі клітини, в яких відбуваються реакції, в ході яких випромінюється світло. При фізичних вправах в клітинах тепла відбуваються реакції з виділенням, тобто екзотермічні реакції.
Багато хімічних реакцій не можуть розпочатися без підведення певної кількості енергії, як правило, теплової. Тепло змушує молекули рухатися швидше, вони стикаються один з одним і вступають в реакцію. Мінімальна енергія, необхідна для початку реакції, називається енергією активації. Тертя сірники про коробок викликає хімічну реакцію, що приводить до займання сірники.

Типи реакцій

Нижче представлені приклади хімічних реакцій, що проходять в природі і проводяться в лабораторії:
1. Якщо помістити залізний цвях у розчин сульфату міді, залізо витіснить мідь з розчину і займе її місце, а мідь виділиться на поверхні цвяха. Ця реакція – приклад витіснення активним елементом (залізом) менш активного (міді).

2. Карстові печери, сталактити і сталагміти утворюються в результаті реакції карбонату кальцію, що входить до складу породи, і дощової води, що містить розчинений діоксид вуглецю.

3. Усередині батарейок є речовини (як правило, цинк, хлорид амонію і діоксид марганцю), при реакції яких виникає електричний ток3. Усередині батарейок є речовини (як правило, цинк, хлорид амонію і діоксид марганцю), при реакції яких виникає електричний струм.

4. Коли ми переварюємо їжу, в нашому організмі відбувається безліч різних реакцій. У ході їх їжа розкладається на більш прості речовини, які засвоює організм.

5. Глибоководні риби виробляють світ завдяки проходять в їх клітинах реакцій, тому що на великих глибинах дуже темно.

Органічна матерія розкладається і гниє під впливом бактерій6. Органічна матерія розкладається і гниє під впливом бактерій. Цей чоловік жив 2000 років тому, але тіло його збереглося, тик як в шарі рідкого бруду, де він лежав, не було повітря і бактерії не могли там існувати.

7. Вапняк (карбонат кальцію) при нагріванні розпадається на оксид кальцію (вапно) і вуглекислий газ. Це реакція термічного розкладання.

8. Горіння, або згоряння, – це хімічна реакції. Коли деревина горить, це означає, що вона з’єднується з киснем повітря. Продукти реакції – вуглекислий газ, вода і вугілля або попіл.

9. Знаходяться в голівці сірники хімікати реагують з червоним фосфором, нанесеним на коробку, і це призводить до займання.

10. Рослини виробляють поживні речовини в ході фотосинтезу. Це ендотермічна реакція, що використовує енергію сонячного світла.

11. Ржавеніе – форма корозії. Корозія – це хімічна реакція металу з киснем повітря.
Закон збереження маси

У ході хімічних реакцій речовина не створюється і не знищується. У цьому і полягає закон збереження маси. У ході реакції сполуки заліза з сіркою між атомами встановлюються нові зв’язки. Після реакції число атомів не змінилося.

Хімічні рівняння

Реакція записуються у формі рівнянь. У рівнянні 2H2 (r) + O2 (r) = 2H2O (ж) поміщаються хімічні формули речовин, що вступили в реакцію (реагентів), справа – формули утворилися речовин (продуктів реакції). Це рівняння показує реакцію кисню і водню з утворенням води. В обох сторонах рівняння міститься однакова кількість атомів. Між реагентами і продуктами ставиться стрілка або знак рівності. Якщо присутній каталізатор, він позначається над стрілкою. У рівнянні також особливими символами може бути зазначено агрегатний стан речовин – газ, рідина, тверда речовина, розчинена речовина (див. статтю “Тверді тіла, рідини і гази”). За законом збереження маси обидві частини рівняння повинні містити одне і те ж число атомів.

Швидкість реакції

Деякі хімічні реакції, наприклад ржавение, протікають довго і повільно. Інші, такі, як вибух пороху, проходять практично миттєво. Вапняк повільно роз’їдається в ході реакції з розчиненою в дощовій воді вугільної кіслотойІзвестняк повільно роз’їдається в ході реакції з розчиненою в дощовій воді вугільної кислотою. Швидкість реакції залежить від хімічної активності речовин; більш активні елементи реагують швидше, ніж менш активні. У ході реакції атоми повинні вступити в контакт один з одним, щоб утворити нові зв’язки, тому гази і рідини, молекули яких вільно рухаються, більш активні, ніж тверді речовини.

При нагріванні енергія частинок речовини збільшується. Багато частки набувають енергію більше мінімально необхідної для початку реакції. Тільки ті молекули твердої речовини, що знаходяться на поверхні, в стані вступати в реакції з іншою речовиною. Якщо роздрібнити тверде тіло на дрібні частини, площа поверхні збільшиться, і реакції піде швидше. Хімічну реакцію прискорює і збільшення концентрації речовини. За останні 20 років кількість кислот в дощовій воді збільшилася, і дощ завдає тепер більше шкоди деревам і кам’яним спорудам.

Моль

Маса одного моля – того ж числа частинок – іншого елемента буде інойВ хімії кількість речовини вимірюється в молях. Один моль – це 600 000 000 000 000 мільярдів частинок, інакше кажучи, 6 х 1023. Це число називається числом Авогадро. Саме стільки атомів складають 12 г вуглецю – 12. Маса одного моля – того ж числа частинок – іншого елемента буде іншою. Маса моля магнію 24 г, так як атоми магнію важче атомів вуглецю.

Каталізатори

Каталізатор – це речовина, що впливає на швидкість хімічної реакції, але сама при цьому не змінюється. Одні каталізатори прискорюють хід реакції, інші – інгібітори – уповільнюють реакцію. Каталізатори, що прискорюють реакції в живих організмах, називаються ферментами. Павук впорскує в жертву ферменти. Ферменти прискорюють хід реакції і розкладають видобуток павука. Дія каталізатора засноване на тому, що він знижує енергію активації, тобто мінімальну енергію, необхідну для початку реакції. З каталізатором реакція починається легше. Каталізатор – не якесь особливе речовина; це просто речовина, що відіграє певну роль у реакції. Каталізаторами часто бувають метали. Каталітичні нейтралізатори, що видаляють отруйні речовини з вихлопних газів, містять два метали-каталізатора – платину і родій. У каталітичному нейтралізаторі отруйний чадний газ і вуглеводні у присутності металів вступають в реакцію і утворюють вуглекислий газ і воду.
Дія ферментів, як і інших каталізаторів, вибірково. Кожен фермент сприяє тільки одному типу реакцій. Різноманітні ферменти, наявні в травній системі тварин, прискорюють реакції, що розкладають їжу на складові частини. Вчені вважають, що дірка в озоновому шарі атмосфери зростає швидше через хлору, що діє як каталізатор і реакції розкладання озону (О3) на кисень (О2). Хлор вступає до атмосферупрі розпаді хлорфторуглеродов.

ПОДІЛИТИСЯ: