Uslovi za nastanak hemijskih reakcija. Hemijski procesi i uslovi za njihov nastanak. Koji su znakovi karakteristični za hemijske reakcije?

Odjeljci: hemija

Vrsta lekcije: sticanje novih znanja.

Vrsta lekcije: razgovor sa demonstracijom eksperimenata.

Ciljevi:

Obrazovni- ponoviti razlike između hemijskih i fizičkih pojava. Razvijati znanje o znakovima i uslovima njegovog nastanka hemijske reakcije.

Razvojni- razvijati veštine, zasnovane na znanju iz hemije, postavljati jednostavne probleme, formulisati hipoteze, generalizovati.

edukativni – nastaviti sa formiranjem naučnog pogleda na svijet učenika, njegovati kulturu komunikacije kroz rad u paru „učenik-učenik”, „učenik-nastavnik”, kao i zapažanje, pažnju, radoznalost i inicijativu.

Metode i metodološke tehnike: Razgovor, demonstracija eksperimenata; popunjavanje tabele, hemijski diktat, samostalan rad sa karticama.

Oprema i reagensi. Laboratorijski stalak sa epruvetama, gvozdenom kašikom za sagorevanje materija, epruvetom sa cevčicom za odvod gasa, alkoholnom lampom, šibicama, rastvorima gvožđe hlorida FeCL 3, kalijum tiocijanata KNCS, bakar sulfata (bakar sulfata) CuSO 4, natrijum hidroksida NaOH, natrijum karbonat Na 2 CO 3, hlorovodonična kiselina HCL, prah S.

Tokom nastave

Učitelju. Proučavamo poglavlje “Promjene koje se dešavaju u supstancama” i znamo da promjene mogu biti fizičke i hemijske. Koja je razlika između hemijskog i fizičkog fenomena?

Student. Kao rezultat kemijske pojave mijenja se sastav tvari, a kao rezultat fizičke pojave, sastav tvari ostaje nepromijenjen, a mijenja se samo njeno agregacijsko stanje ili oblik i veličina tijela.

Učitelju. U istom eksperimentu može se istovremeno posmatrati hemijski i fizičke pojave. Ako čekićem izravnate bakrenu žicu, dobijete bakrenu ploču. Oblik žice se mijenja, ali njen sastav ostaje isti. Ovo je fizički fenomen. Ako se bakarna ploča zagrije na visokoj vatri, metalni sjaj će nestati. Površina bakarne ploče bit će prekrivena crnim premazom, koji se može ostrugati nožem. To znači da bakar stupa u interakciju sa zrakom i pretvara se u novu tvar. Ovo je hemijski fenomen. Između metala i kisika u zraku dolazi do kemijske reakcije.

Hemijski diktat

Opcija 1

Vježbajte. Navedite o kojim pojavama (fizičkim ili hemijskim) govorite. Objasnite svoj odgovor.

1. Sagorevanje benzina u motoru automobila.

2. Priprema praha od komada krede.

3. Truljenje biljnih ostataka.

4. Kiselo mleko.

5. Padavine

Opcija 2

1. Spaljivanje uglja.

2. Topljenje snijega.

3. Formiranje rđe.

4. Formiranje mraza na drveću.

5. Sjaj volframove niti u sijalici.

Kriterijumi ocjenjivanja

Možete osvojiti najviše 10 poena (1 bod za tačno naznačenu pojavu i 1 bod za opravdanje odgovora).

Učitelju. Dakle, znate da se sve pojave dijele na fizičke i kemijske. Za razliku od fizičkih pojava, tokom hemijskih pojava, odnosno hemijskih reakcija, dolazi do transformacije jednih supstanci u druge. Ove transformacije su praćene vanjskim znakovima. Kako bih vas upoznao s kemijskim reakcijama, izvršit ću niz demonstracionih eksperimenata. Morate identificirati znakove koji ukazuju da je došlo do kemijske reakcije. Obratite pažnju na to koji su uslovi neophodni da bi se ove hemijske reakcije odvijale.

Demonstraciono iskustvo br. 1

Učitelju. U prvom eksperimentu morate saznati što se događa s željeznim kloridom (111) kada mu se doda otopina kalijevog tiocijanata KNCS.

FeCL 3 + KNCS = Fe(NCS) 3 +3 KCL

Student. Reakcija je praćena promjenom boje

Demonstracioni eksperiment br. 2

Učitelju. U epruvetu sipajte 2 ml bakar sulfata i dodajte malo rastvora natrijum hidroksida.

CuSO 4 + 2 NaOH = Cu (OH) 2↓ + Na 2 SO 4

Student. Pojavljuju se padavine plava boja Cu(OH)2↓

Demonstracioni eksperiment br.3

Učitelju. Dobijenoj otopini Cu (OH) 2↓ dodati otopinu kiselog HCL

Cu (OH) 2↓ + 2 HCL = CuCL 2 +2 HOH

Student. Talog se otapa.

Demonstracioni eksperiment br.4

Učitelju. Sipajte rastvor hlorovodonične kiseline HCL u epruvetu koja sadrži rastvor natrijum karbonata.

Na 2 CO 3 +2 HCL = 2 NaCL + H 2 O + CO 2

Student. Ispušta se plin.

Demonstracioni eksperiment br. 5

Učitelju. Zapalimo malo sumpora u gvozdenoj kašiki. Formirano sumporov dioksid sumpor (4) - SO 2.

S + O 2 = SO 2

Student. Sumpor svijetli plavkastim plamenom, proizvodi obilan oštar dim i oslobađa toplinu i svjetlost.

Demonstracioni eksperiment br. 6

Učitelju. Reakcija raspadanja kalijevog permangata je reakcija za proizvodnju i prepoznavanje kisika.

Student. Ispušta se plin.

Učitelju. Ova reakcija se odvija uz stalno zagrijavanje, čim se zaustavi, reakcija također prestaje (vrh cijevi za izlaz plina uređaja gdje se dobija kisik spušta se u epruvetu s vodom - pri zagrijavanju se oslobađa kisik, a vidi se po mjehurićima koji izlaze iz vrha epruvete, ali ako se prestane sa zagrijavanjem - prestaje i oslobađanje mjehurića kisika).

Demonstracioni eksperiment br. 7

Učitelju. U epruvetu sa NH 4 CL amonijum hloridom pri zagrevanju dodajte malo NaOH alkalije. Zamolite jednog od učenika da dođe i osjeti miris oslobođenog amonijaka. Upozorite učenika na jak miris!

NH 4 CL + NaOH = NH 3 + HOH + NaCL

Student. Oslobađa se gas oštrog mirisa.

Učenici zapisuju znakove hemijskih reakcija u svoje sveske.

Znakovi hemijskih reakcija

Oslobađanje (apsorpcija) toplote ili svetlosti

Promjena boje

Ispuštanje gasa

Izolacija (otapanje) sedimenta

Promjena mirisa

Koristeći znanje učenika o hemijskim reakcijama, na osnovu izvedenih demonstracionih eksperimenata, sastavljamo tabelu uslova za nastanak i nastanak hemijskih reakcija

Učitelju. Proučavali ste znakove hemijskih reakcija i uslove za njihovo odvijanje. Individualni rad po kartama.

Koji su znakovi karakteristični za hemijske reakcije?

A) Formiranje sedimenta

B) Promjena stanja agregacije

B) Otpuštanje gasa

D) Mljevenje tvari

Završni dio

Nastavnik sumira čas, analizirajući dobijene rezultate. Daje ocjene.

Zadaća

Navedite primjere hemijskih pojava koje se javljaju u radna aktivnost tvoji roditelji, u domaćinstvu, u prirodi.

Prema udžbeniku O.S. Gabrielyana „Hemija – 8. razred“ § 26, pr. 3.6 str.96

Kroz život se stalno susrećemo sa fizičkim i hemijske pojave. Prirodni fizički fenomeni su nam toliko poznati da im već dugo nismo pridavali veliki značaj. Hemijske reakcije se neprestano dešavaju u našem tijelu. Energija koja se oslobađa tokom hemijskih reakcija stalno se koristi u svakodnevnom životu, u proizvodnji i prilikom pokretanja svemirski brodovi. Mnogi materijali od kojih su napravljene stvari oko nas nisu preuzeti iz prirode u gotovom obliku, već su napravljeni hemijskim reakcijama. U svakodnevnom životu, nema mnogo smisla da shvatimo šta se dogodilo. Ali kada studirate fiziku i hemiju na dovoljnom nivou, ne možete bez ovog znanja. Kako razlikovati fizičke pojave od hemijskih? Postoje li znakovi koji mogu pomoći u tome?

Tokom hemijskih reakcija iz nekih supstanci nastaju nove supstance, različite od prvobitnih. Nestankom znakova prvog i pojavom znakova drugog, kao i oslobađanjem ili apsorpcijom energije, zaključujemo da je došlo do kemijske reakcije.

Ako zagrijete bakrenu ploču, na njenoj površini se pojavljuje crni premaz; kada duva ugljen-dioksid bijeli talog se taloži kroz krečnu vodu; kada drvo gori, na hladnim zidovima posude pojavljuju se kapljice vode, kada magnezijum izgori dobija se bijeli prah.

Ispostavilo se da su znakovi hemijske reakcije promjene boje, mirisa, formiranje sedimenta i pojava plina.

Kada se razmatraju hemijske reakcije, potrebno je obratiti pažnju ne samo na to kako se one odvijaju, već i na uslove koji moraju biti ispunjeni da bi reakcija započela i nastavila.

Dakle, koji uslovi moraju biti ispunjeni da bi hemijska reakcija započela?

Da biste to učinili, prije svega, potrebno je dovesti u kontakt tvari koje reagiraju (kombinirati, pomiješati). Što su tvari više zgnječene, što je veća površina njihovog kontakta, to je brža i aktivnija reakcija između njih. Na primjer, grudni šećer je teško zapaliti, ali zgnječen i raspršen u zraku izgori za nekoliko sekundi, stvarajući svojevrsnu eksploziju.

Uz pomoć rastvaranja možemo zdrobiti supstancu u sitne čestice. Ponekad prethodno otapanje polaznih supstanci olakšava hemijsku reakciju između supstanci.

U nekim slučajevima, kontakt tvari, na primjer, željeza s vlažnim zrakom, dovoljan je da dođe do reakcije. Ali češće nego ne, sam kontakt supstanci nije dovoljan za to: moraju se ispuniti neki drugi uslovi.

Dakle, bakar ne reaguje sa kiseonikom vazduha na niskim temperaturama od oko 20˚-25˚S. Da bi se izazvala reakcija između bakra i kisika, potrebno je koristiti toplinu.

Zagrijavanje na različite načine utiče na nastanak hemijskih reakcija. Neke reakcije zahtijevaju kontinuirano zagrijavanje. Kada zagrevanje prestane, hemijska reakcija prestaje. Na primjer, za razgradnju šećera potrebna je stalna toplina.

U drugim slučajevima, zagrijavanje je potrebno samo da bi se reakcija odigrala, ono daje poticaj, a zatim se reakcija odvija bez zagrijavanja. Na primjer, takvo zagrijavanje opažamo prilikom sagorijevanja magnezijuma, drveta i drugih zapaljivih materija.

web stranicu, kada kopirate materijal u cijelosti ili djelomično, link na izvor je obavezan.

U industriji se uvjeti biraju tako da se provode potrebne reakcije, a štetne usporavaju.

VRSTE HEMIJSKIH REAKCIJA

U tabeli 12 prikazane su glavne vrste hemijskih reakcija prema broju čestica uključenih u njih. Dati su crteži i jednačine reakcija koje se često opisuju u udžbenicima. raspadanje, veze, zamjena I razmjena.

Na vrhu tabele su predstavljeni reakcije raspadanja vode i natrijum bikarbonata. Prikazan je uređaj za propuštanje jednosmerne električne struje kroz vodu. Katoda i anoda su metalne ploče uronjene u vodu i spojene na izvor električne struje. Zbog činjenice da čista voda praktički ne provodi struja, dodaje se mala količina sode (Na 2 CO 3) ili sumporne kiseline (H 2 SO 4). Kada struja prođe kroz obje elektrode, oslobađaju se mjehurići plina. U epruveti u kojoj se sakuplja vodonik, ispostavlja se da je zapremina duplo veća nego u cevi u kojoj se sakuplja kiseonik (njegovo prisustvo se može proveriti uz pomoć tinjajuće krhotine). Model dijagram prikazuje reakciju razgradnje vode. Hemijske (kovalentne) veze između atoma u molekulima vode se razaraju, a od oslobođenih atoma nastaju molekuli vodika i kisika.

Dijagram modela reakcije veze metalno gvožđe i molekularni sumpor S 8 pokazuje da kao rezultat preuređenja atoma tokom reakcije nastaje gvožđe sulfid. U ovom slučaju, hemijske veze u kristalu željeza (metalna veza) i molekuli sumpora ( kovalentna veza), a oslobođeni atomi se spajaju u formiranje jonske veze u kristal soli.

Druga reakcija jedinjenja je gašenje vapna sa CaO sa vodom da bi se formirao kalcijum hidroksid. Istovremeno, spaljeno (gašeno) vapno počinje da se zagreva i formira se rastresiti prah gašenog kreča.

TO supstitucijske reakcije odnosi se na interakciju metala sa kiselinom ili solju. Kada se dovoljno aktivan metal uroni u jaku (ali ne dušičnu) kiselinu, oslobađaju se mjehurići vodonika. Aktivniji metal istiskuje manje aktivni metal iz otopine njegove soli.

Tipično reakcije razmene je reakcija neutralizacije i reakcija između otopina dvije soli. Slika prikazuje pripremu precipitata barijum sulfata. Napredak reakcije neutralizacije prati se pomoću fenolftaleinskog indikatora (grimizna boja nestaje).

Tabela 12

Vrste hemijskih reakcija

ZRAK. KISENIK. SAGORIJEVANJE

Kiseonik je najčešći hemijski element na zemlji. Njegov sadržaj u zemljine kore i hidrosfera prikazani su u tabeli 2 “Pojava hemijskih elemenata”. Kiseonik čini otprilike polovinu (47%) mase litosfere. To je dominantni hemijski element hidrosfere. U zemljinoj kori kiseonik je prisutan samo u vezana forma(oksidi, soli). Hidrosfera je također predstavljena uglavnom vezanim kisikom (dio molekularnog kisika je otopljen u vodi).

Atmosfera sadrži 20,9% slobodnog kiseonika po zapremini. Vazduh je složena mešavina gasova. Suvi vazduh se sastoji od 99,9% azota (78,1%), kiseonika (20,9%) i argona (0,9%). Sadržaj ovih gasova u vazduhu je skoro konstantan. Sastav suvog atmosferskog vazduha takođe uključuje ugljen dioksid, neon, helijum, metan, kripton, vodonik, azot oksid (I) (diazot oksid, azot hemioksid - N 2 O), ozon, sumpor dioksid, ugljen monoksid, ksenon, azot oksid (IV) (azot dioksid – NO 2).

Sastav zraka odredio je francuski hemičar Antoine Laurent Lavoisier krajem 18. vijeka (tabela 13). On je dokazao sadržaj kiseonika u vazduhu i nazvao ga "životnim vazduhom". Da bi to učinio, zagrijao je živu na peći u staklenoj retorti, čiji je tanak dio bio stavljen ispod staklenog poklopca u vodenom kupatilu. Ispostavilo se da je vazduh ispod haube zatvoren. Kada se zagrije, živa se spaja s kisikom, pretvarajući se u crveni živin oksid. “Vazduh” koji je ostao u staklenom zvonu nakon zagrijavanja žive nije sadržavao kisik. Miš, stavljen ispod haube, gušio se. Kalcinirajući živin oksid, Lavoisier je ponovo izolovao kiseonik iz njega i ponovo dobio čistu živu.

Sadržaj kiseonika u atmosferi počeo je primetno da raste pre oko 2 milijarde godina. Kao rezultat reakcije fotosinteza apsorbirana je određena količina ugljičnog dioksida i oslobođena je ista količina kisika. Slika u tabeli šematski prikazuje stvaranje kiseonika tokom fotosinteze. Tokom fotosinteze u listovima zelenih biljaka koje sadrže hlorofil, nakon apsorpcije solarna energija voda i ugljični dioksid se pretvaraju u ugljikohidrati(šećer) i kiseonik. Reakcija stvaranja glukoze i kisika u zelenim biljkama može se zapisati na sljedeći način:

6H 2 O + 6CO 2 = C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

Nastala glukoza postaje nerastvorljiva u vodi skrob, koji se akumulira u biljkama.

Tabela 13

Zrak. Kiseonik. Sagorijevanje

Fotosinteza je složen kemijski proces koji uključuje nekoliko faza: apsorpciju i transport sunčeve energije, korištenje energije sunčeve svjetlosti za pokretanje fotokemijskih redoks reakcija, redukciju ugljičnog dioksida i stvaranje ugljikohidrata.

sunčeva svetlost- Ovo elektromagnetno zračenje različite talasne dužine. U molekulu klorofila, kada se apsorbira vidljiva svjetlost (crvena i ljubičasta), elektroni prelaze iz jednog energetskog stanja u drugo. Samo mali dio sunčeve energije (0,03%) koja stigne do površine Zemlje troši se na fotosintezu.

Sav ugljični dioksid na Zemlji prolazi kroz ciklus fotosinteze u prosjeku za 300 godina, kiseonik za 2000 godina, a voda okeana za 2 miliona godina. Trenutno je u atmosferi uspostavljen konstantan sadržaj kiseonika. Gotovo u potpunosti se troši na disanje, sagorijevanje i raspadanje organskih tvari.

Kiseonik je jedan od najvažnijih aktivne supstance. Procesi koji uključuju kisik nazivaju se oksidacijskim reakcijama. To uključuje sagorijevanje, disanje, truljenje i mnoge druge. U tabeli je prikazano sagorijevanje ulja koje nastaje oslobađanjem topline i svjetlosti.

Reakcije sagorijevanja mogu donijeti ne samo koristi, već i štetu. Izgaranje se može zaustaviti tako što se pjenom, pijeskom ili ćebetom prekine pristup zraka (oksidatora) do zapaljenog predmeta.

Aparati za gašenje pjenom punjeni su koncentriranom otopinom sode bikarbone. Kada dođe u kontakt sa koncentriranom sumpornom kiselinom, koja se nalazi u staklenoj ampuli na vrhu aparata za gašenje požara, stvara se pjena ugljičnog dioksida. Da biste aktivirali aparat za gašenje požara, okrenite ga i udarite metalnom iglom o pod. U tom slučaju ampula sa sumpornom kiselinom se lomi i ugljični dioksid koji nastaje kao rezultat reakcije kiseline s natrij bikarbonatom pjeni tekućinu i izbacuje je iz aparata za gašenje požara u jakom mlazu. Pjenasta tekućina i ugljični dioksid, obavijajući zapaljeni predmet, potiskuju zrak i gase plamen.

1. Navedite da li su pojave prikazane na slikama fizičke ili hemijske.

2. Utakmica.

Primjeri hemijskih reakcija:
I. interakcija mramora sa hlorovodoničnom kiselinom;
II. interakcija željeza sa sumporom;
III. razgradnja vodikovog peroksida;
IV. interakcija ugljičnog dioksida sa krečnom vodom.

Uslovi za nastanak hemijskih reakcija:
a) kontakt supstanci;
b) grijanje;
c) upotreba katalizatora.

Odgovori: I - a; II - a, b; III - u; IV - a.

3. Popunite dijagram 2.

4. "Ukrštenica - obrnuto." Sve riječi u križaljci su već unesene. Definišite svaku riječ što je preciznije moguće.

"Ključna riječ" je prva hemijska reakcija s kojom se čovjek upoznao.

1. Jedno od četiri stanja materije.
2. Formiranje čvrste supstance u rastvoru tokom hemijske reakcije.
3. Položaj dva ili više tijela, predmeta, supstanci.
4. Prijenosni ili mobilni uređaj za gašenje požara.
5. Proces karakterizira povećanje temperature.
6. Hemijska supstanca, koji ubrzava reakciju, ali nije dio produkta reakcije.
7. Uticaj objekata jednih na druge.

Brzina hemijske reakcije je promjena količine reaktanta ili produkta reakcije u jedinici vremena po jedinici volumena (za homogenu reakciju) ili po jedinici površine međusloja (za heterogenu reakciju).

Zakon masovne akcije: ovisnost brzine reakcije o koncentraciji reaktanata. Što je veća koncentracija, to je veći broj molekula sadržanih u volumenu. Posljedično, povećava se broj sudara, što dovodi do povećanja brzine procesa.

Kinetička jednadžba– ovisnost brzine reakcije od koncentracije.

Čvrste materije jednako 0

Molekularnost reakcije je minimalni broj molekula uključenih u elementarni hemijski proces. Na osnovu molekularnosti, elementarne hemijske reakcije se dele na molekularne (A →) i bimolekularne (A + B →); trimolekularne reakcije su izuzetno rijetke.

Opšti redosled reakcija je zbir eksponenata stupnjeva koncentracije u kinetičkoj jednadžbi.

Konstanta brzine reakcije- koeficijent proporcionalnosti u kinetičkoj jednačini.

Van't Hoffovo pravilo: Za svakih 10 stepeni povećanja temperature, konstanta brzine homogene elementarne reakcije povećava se dva do četiri puta

Teorija aktivnog sudara(TAC), postoje tri uslova neophodna da bi se reakcija pojavila:

Molekuli se moraju sudarati. Ovo je važan uslov, ali nije dovoljan, jer sudar ne mora nužno izazvati reakciju.

Molekuli moraju imati potrebnu energiju (aktivacionu energiju).

Molekuli moraju biti pravilno orijentisani jedan prema drugom.

Energija aktivacije- minimalni iznos energija koja se mora isporučiti sistemu da bi došlo do reakcije.

Arrheniusova jednadžba utvrđuje zavisnost konstante brzine hemijske reakcije od temperature

A - karakterizira učestalost sudara reagujućih molekula

R je univerzalna plinska konstanta.

Utjecaj katalizatora na brzinu reakcije.

Katalizator je tvar koja mijenja brzinu kemijske reakcije, ali se ne troši u reakciji i nije uključena u konačne proizvode.

U tom slučaju dolazi do promjene brzine reakcije zbog promjene energije aktivacije, a katalizator sa reagensima formira aktivirani kompleks.

kataliza - hemijski fenomen, čija je suština promena brzine hemijskih reakcija pod dejstvom određenih supstanci (oni se nazivaju katalizatori).

Heterogena kataliza - Reaktant i katalizator su u različitim fazama - gasovitoj i čvrstoj.

Homogena kataliza - reaktanti (reagensi) i katalizator su u istoj fazi – na primjer, oba su plinovi ili su oba otopljena u nekom rastvaraču.

Uslovi hemijska ravnoteža

stanje hemijske ravnoteže se održava sve dok reakcioni uslovi ostaju nepromenjeni: koncentracija, temperatura i pritisak.

Le Chatelierov princip: Ako se na sistem koji je u ravnoteži izvrši bilo kakav vanjski utjecaj, tada će se ravnoteža pomjeriti prema reakciji da će to djelovanje oslabiti.

Konstanta ravnoteže – Ovo je mjera potpunosti reakcije; što je veća vrijednost konstante ravnoteže, to je veći stupanj konverzije polaznih tvari u produkte reakcije.

K r = C pr \ C out

ΔG<0 К р >1 Od pr > Od van

ΔG>0 K str<1 С пр <С исх