Основные понятия химии.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
ХИМИИ
Вещество
Элемент
Простые и сложные
вещества
Аллотропия
Типы химических реакций
Цель урока
закрепить знания учащихся о
признаках химических реакций на
конкретных примерах из
повседневной жизни
рассмотреть понятия:
Химический элемент. Атом и
молекула. Простое и сложное
вещество. Агрегатные состояния
веществ. Химические формулы и
уравнения. Физические и химические
явления.
Почему ружье стреляет?
Черный порох – это смесь тонко
измельченных
калиевой селитры (75%),
древесного угля (15%) и серы (10%).
Воспламенение пороха может быть
описано реакцией взаимодействия
этих веществ с образованием азота,
углекислого газа и сульфида калия.
Составьте уравнение
окислно-восст-ной реакции,
в результате которой ружье стреляет.
(Ответ: 2KNO3+S+3C→ K2S+N2↑+3CO2↑;
Выделяющиеся газы и выталкивают
пулю из ствола ружья)
Химия - наука о веществах и их
превращениях, сопровождающихся
изменением состава и строения (а
значит - и свойств).
Вещество - это форма материи,
обладающая массой покоя.
ЭЛЕМЕНТ – вид атомов с
одинаковым зарядом ядра
В настоящее время известно 110
элементов: 89 из них найдены в
природе (на Земле), остальные
получены искусственным путем.
В организме
человека
81
Распространенность элементов
Атомное ядро - центральная часть
атома, состоящая из Z протонов и N
нейтронов, в которой сосредоточена
основная масса атомов.
Заряд ядра - положительный, по
величине равен количеству протонов в
ядре или электронов в нейтральном
атоме и совпадает с порядковым
номером элемента в периодической
системе.
Сумма протонов и нейтронов атомного
ядра называется массовым числом A = Z
+ N.
Изотопы
Изотопы - химические элементы с
одинаковыми зарядами ядер, но
различными массовыми числами за
счет разного числа нейтронов в
ядре.
Формы существования кислорода
Формы существования
Простые вещества- молекулы,
состоят из атомов одного и того же
элемента.
Cложные вещества - молекулы,
состоят из атомов различных
химических элементов.
Аллотропия
Аллотропия - явление образования
химическим элементом нескольких
простых веществ, различающихся
по строению и свойствам.
Химическая формула
Химическая формула - это условная
запись состава вещества с помощью
химических знаков (предложены в 1814
г. Й. Берцелиусом) и индексов (индекс цифра, стоящая справа внизу от
символа. Обозначает число атомов в
молекуле).
Химическая формула
показывает, атомы каких элементов и в
каком отношении соединены между
собой в молекуле.
Количество вещества
Означает определенное число
структурных элементов (молекул,
атомов, ионов).
Обозначается v,
измеряется в моль.
Моль - количество вещества,
содержащее столько же частиц,
сколько содержится атомов в 12 г
углерода.
Составление химических уравнений
Включает три этапа:
1.
Запись формул веществ, вступивших в реакцию
(слева) и продуктов реакции (справа), соединив их по
смыслу знаками "+" и "→" :
HgO → Hg + O2
2.
Подбор коэффициентов для каждого вещества так,
чтобы количество атомов каждого элемента в левой и правой
части уравнения было одинаково:
2HgO → 2Hg + O2
3.
Проверка числа атомов каждого элемента в левой и
правой частях уравнения.
Почему появляются
мерцающие огоньки на
кладбище в ночное время?
Составьте уравнение химической реакции
окислении фосфина на воздухе, которая
является причиной появления
мерцающих огоньков
на кладбище в ночное время
.
окислением фосфина,
который образуется
при разложении
костей.
(Ответ:
2PH3+ 4O2→P2O5 ↑+3H2O+hV)
Почему консервы альпинистовангличан самоподогреваются?
Содержимое консервной банки
в оболочке с размельченным СаО и
емкостью с водой, которую следует
предварительно проколоть,
разогревается до 50°С. Такие консервы
выпускаются в Англии.
И они популярны у альпинистов.
Составьте уравнение химической реакции,
которая лежит в основе процесса
самоподогревания консервов альпинистов.
В основе процесса лежит реакция,
сопровождающаяся с выделением
большого количества тепла:
СаО+Н2О→Са(ОН)2+Q)
Почему мы всегда ощущаем резкий
запах, когда зажигаем спичку?
мы всегда ощущаем
резкий запах, когда зажигаем спичку.
Это запах оксида серы (IV),
которая образуется в результате
химической реакции между
хлоратом калия
и серы.
Составьте уравнения химической реакции,
которой мы производим каждый раз,
когда зажигаем спичку.
Ответ:
2КСlO3 + 3S = 2КСl + 3SO2.
Почему в почках человека
образуются камни?
Камни образуются из-за
избытка солей в моче.
Из всех органических кислот,
имеющихся
в пищевых продуктах, щавелевая
кислота наиболее активна в химическом
отношении, что может способствовать
образованию камней в желчных путях.
Соединение кальция с оксалатом
происходит в кишечнике.
Составьте
уравнение химической реакции, которая
лежит в основе процесса образования камней
Ответ:
Са2+ + H2C2O4 → СаC2O4+2H+
Почему наполнитель алкотестера
поменяет свой цвет?
Как правило, алкотестер используется
для проверки трезвости водителя.
Принцип его действия очень прост –
если человек, который находится
в нетрезвом состоянии, подует в трубочку,
то наполнитель прибора поменяет свой цвет.
Полоса в трубке зеленеет. Спирт
окисляется в уксусный альдегид,
а окислитель оксид хрома превращается
в сульфат хрома (III),
имеющий зеленую окраску.
Реакцию окисления спиртов сильными
окислителями используют для
установления факта алкогольного опъянения.
Задание:
Составьте уравнения химической реакции
K2Cr2O7 + 3 C2H5OH + 4 H2SO4 =
3 CH3COH + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
Почему швейцарский сыр
дырчатый?
Задание:
Составьте уравнение химической
реакции .
Для производства швейцарского
сыра также используются
специальные виды бактерий. Они называются
пропионовыми бактериями и придают
швейцарскому сыру нежный, мягкий вкус.
Воздействие этих бактерий также определяет
такой странный вид этого сыра.
Во время его созревания бактерии
вырабатывают углекислый газ.
Пузырьки этого газа и образовывают
круглые дырки, или «глазки», в сыре.
3(С3H5O3)2Ca —> 2(C3H5O2)2Ca
+(C2H3O2)2Ca+2CO2+2H2O
Физические и химические явления
Химические явления
Химические явления: одни вещества
превращаются в другие, отличающиеся
от исходных составом и свойствами, при
этом состав ядер атомов не изменяется.
Физические явления: меняется
физическое состояние веществ
(парообразование, плавление,
электропроводность, выделение тепла и
света, ковкость и др.) или образуются
новые вещества с изменением состава
ядер атомов.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ АТОМНОМОЛЕКУЛЯРНОГО УЧЕНИЯ
1. Все вещества, изучаемые химией, состоят
из очень маленьких частиц - АТОМОВ
(нейтроны не изучаем).
2. Атомы способны соединяться друг с другом,
образуя ХИМИЧЕСКИЕ СВЯЗИ. Чтобы отделить
атомы, то есть разорвать связь, нужна затрата
ЭНЕРГИИ. Поэтому в обычных условиях
никакие атомы (кроме атомов “благородных
газов”) не существуют по одиночке, а
соединяются, хотя бы попарно.
3. Все частицы находятся в непрерывном
ТЕПЛОВОМ ДВИЖЕНИИ: средняя кинетическая
энергия частиц пропорциональна
ТЕМПЕРАТУРЕ
Екин = kT/2 для каждого вида движения (k
– постоянная Больцмана).
Поскольку Екин = mV2/2, массивные
частицы движутся медленнее.
Например, при одинаковой температуре
средняя скорость молекул кислорода в 4
раза меньше, чем у водорода (т.к. масса в
16 раз больше).
Различают колебательное движение
(схемы), вращательное и поступательное.
Колебательное происходит и в твердых, и
в жидких, и в газообразных веществах,
а вращательное и поступательное - легче
всего в газах, труднее в жидкостях и еще
труднее в твердых веществах.
4. Если атомы соединяются в небольшие
группы - МОЛЕКУЛЫ - эти группы
участвуют в тепловом движении как
единое целое. В типичных молекулах - до
100 атомов, у “высокомолекулярных
соединений” - до 105.
5. Но часто атомы соединяются в такие
огромные коллективы (107-1027 атомов),
которые уже практически не могут
участвовать в тепловом движении, и
больше похожи не на молекулы, а на
куски твердого тела. Такие вещества
называются НЕМОЛЕКУЛЯРНЫМИ.
Тепловое движение происходит внутри
куска, а сам кусок не летает, как
молекула. Конечно, существует и
переходная область размеров - от 105 до
107 атомов. Такие частицы можно считать
либо очень большими молекулами, либо
очень маленькими крупинками порошка.
6. Атомы и группы атомов могут иметь
электрический заряд, и тогда они
называются ИОНАМИ. Поскольку
одноименные заряды отталкиваются, не
может быть устойчиво вещество, где есть
заметный избыток каких-то зарядов.
Положительные и отрицательные заряды
всегда чередуются в пространстве, а
вещество в целом - ЭЛЕКТРОНЕЙТРАЛЬНО.
7. Химия изучает те явления, в которых
атомы не разрушаются, не возникают, а
только ПЕРЕГРУППИРОВЫВАЮТСЯ соединяются по-новому: разрываются
одни связи и образуются другие, то есть
образуются новые вещества из тех же
атомов, которые входили в состав
исходных веществ.
Относительная атомная масса (Ar) безразмерная величина, равная
отношению средней массы атома
элемента (с учетом процентного
содержания изотопов в природе) к 1/12
массы атома 12C.
Относительная молекулярная масса (Mr)
- безразмерная величина,
показывающая, во сколько раз масса
молекулы данного вещества больше
1/12 массы атома углерода 12C.
Молярная масса показывает массу 1
моля вещества (обозначается M).
M=m/n
Почему ощущение свежести
возникает у человека после
грозового дождя?
Задание:
Составьте уравнение химической
реакции образования
озона из кислорода
В грозу из кислорода
образуется
аллотропная модификация
кислорода – озон O3.
Именно запах
озона как ощущение
свежести мы
чувствуем после
грозового дождя.
16·6 16·6
(Ответ: 3O2 → 2O3).
(в природе - во время грозы)
Почему при открывании
бутылки с минеральной водой
происходит бурное выделение
газа?
Составьте уравнение химической реакции,
происходящей при открывании
бутылки с газированной водой.
Растворимость газов увеличивается
с увеличением давления.
Углекислый газ
растворяют в лимонаде
под давлением, поэтому при
открывании бутылки избыточный
газ выделяется из раствора.
(Ответ:
H2CO3 ↔ CO2↑ + H2O).
Почему бобовые
вызывают вздутие
живота?
Большинство продуктов содержащих
крахмал, включая картофель,
кукурузу, горох и пшеницу усиливают
газообразование. Микрофлора
кишечника расщепляет остатки пищи,
которые попадают в толстый кишечник.
В основном в кишечнике
образуется водород, углекислый газ
Составьте схематически уравнения
расщепления крахмала
(Ответ:
(C6H10O5)n+6nO2 →6nCO2↑+5nH2O↑ +Q
Почему, когда человек работает
физически, ему становится жарко?
Во время сокращения мышцы
не вся химическая энергия,
выделяемая при окислении глюкозы,
превращается в механическую,
часть ее выделяется в виде тепла
и расходуется на согревание организма.
Составьте уравнение химической
реакции окисления глюкозы,
в результате
которой выделяется тепло.
(Ответ:
C6H12O6→2H2O+2CO2↑ + энергия
Почему свежий разрез яблока на
воздухе буреет?
окисление
соединений железа.
Составьте уравнение химической
реакции окисления
(Ответ:
4Fe + 3O2+ 6H2O→4Fe (ОH)3)
Почему пахнет горячий
хлеб?
При нагревании сахара –пентозыпревращаются в альдегид – фурфурол.
Запах ржаного хлеба обусловлен
фурфуролом.
Чем выше температура,
тем больше молекул альдегида
переходит
из каравая в воздух.
Составьте уравнение химической
реакции образования фурфурола
CН2ОН – (СНОН)3 –CОН +HCl →
C5H4O2 (фурфурол)+3H2O
Почему в хлебе много
дырочек?
Составьте уравнение химической
реакции образования
углекислого газа, которое соответствует
процессу образования дырочек в хлебе.
при замешивании
«пекарного порошка»
с тестом начинает идти реакция
образования углекислого газа CO2.
Причем пузырьки
выделяющегося СО2
задерживаются в тесте. В процессе
выпечки пузырьки эти от нагревания
расширяются и сообщают
тесту пористость.
(Ответ:
NaHCO3+NaH2PO4→
Na2HPO4+CO2 ↑+H2O)
Почему при длительной варке
желток темнеет?
Задание:
Составьте уравнение химической
реакции
Причина того, что при длительной
варке желток темнеет, заключается
в высоком содержании железа. Слишком
долгая тепловая обработка разлагает
часть белков, и они начинают
выделять сероводород.
Самого ничтожного
количества сероводорода хватает
для образования сульфидных
соединений железа серо-черного цвета.
(Ответ: Fe2+ + H2S →FeS + 2H+ )
Почему в процессе
горения дерево чернеет?
Составьте схему образования древесного
угля – углерода - из целлюлозы
это в результате пиролиза –
разложения целлюлозы
под действием огня –
образуется древесный уголь.
(Ответ:
(C6H10O5)n→6nC+5nH2O).