Пояснювальна записка

Методичний посібник призначений для допомоги у виконанні самостійних робіт по хімії для студентів першого курсу вищих навчальних закладів І-ІІ рівнів акредитації, що навчаються за навчальною програмою, яка передбачає 70 години з хімії: з них5 годин відведено на самостійні заняття.

Даний посібник складено для допомоги студентам опанувати основи хімії як експериментально-теоретичної науки, навчитися використовувати свої знання на практиці, набувати навичок дослідницької роботи.

Перш ніж приступити до виконання роботи необхідно повторити відповідні розділи підручника , підібрати потрібні матеріали.

У процесі виконання робіт слід зробити конспект за розглянутим матеріалом, для кращого закріплення розглянутої теми.

Оформлення конспекту з вивченого матеріалу виконувати охайно, у відповідності з вимогами до оформлення зошитів та конспектів.

.

Теми, які винесено для самостійного опрацювання:

1. Практичне значення неметалів та їх сполук. Колообіг Оксигену, Нітрогену, Карбону в природі. Охорона довкілля.

2. Метали і сплави в сучасній техніці, розвиток металургійної промисловості. Охорона довкілля.

3. Значення хімії як науки і її роль у вирішенні глобальних проблем людства

1. Практичне значення неметалів та їх сполук. Колообіг Оксигену, Нітрогену, Карбону в природі. Охорона довкілля

Мета роботи: Систематизувати та поглибити знання про елементи неметали та їхні сполуки, про їх застосування. Пояснити шляхи колообігу Оксигену, Карбону, Нітрогену, біологічне значення цих елементів.

Студенти повинні знати: сполуки неметалів та шляхи їх використання

Обладнання й матеріали: підручник, схеми

Базові поняття й терміни: колообіг речовин, метали й неметали, кристалічні ґратки, алотропна модифікація, озоновий шар.

1.1 Практичне значення неметалів та їх сполук

Під час вивчення матеріалу потрібно звернути увагу на такі моменти.

Людині для життя потрібно не так вже й багато: кисень (пові­тря), вода, їжа, одяг і житло. Проте людина, освоюючи навколишній світ, одержуючи нові знання про нього, постійно змінює своє життя на краще.

Наприклад, створюючи нові речі, вона робить життя зручні­шим; одержуючи нові ліки, позбувається хвороб; синтезуючи нові барвники й волокна, робить більш гарними одяг, житло тощо. Для розв'язання всіх цих і безлічі інших завдань необхідні знання про властивості речовин і їхні перетворення, способи керування цими перетвореннями.

За поширеністю в земній корі неметалічні елементи займають різні позиції: від утворених трьох найпоширеніших неметалічних елементів (О, Si, Н) до досить рідких (As, Se, І, Те). Два неметалічних елементи становлять 76 % від маси земної кори. Це Оксиген (49 %) і Силіцій (27 %). Неметалічні елементи становлять 98,5 % — від маси рослин, 97,6 % від маси тіла люди¬ни. Шість неметалічних елементів — С, Н, О, N, P і S — біогенні елементи, які утворюють найважливіші органічні речовини живої клітини: білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти. До складу по-вітря, яким ми дихаємо, входять прості й складні речовини, також утворені неметалічними елементами (кисень O₂, азот, вуглекислий газ CO₂, водяна пара H₂O та ін.). Гідроген — основний елемент Всесвіту. Багато космічних об'єктів (газові хмари, зірки, у тому числі й Сонце) більш ніж наполовину складаються з Гідрогену. На Землі його, включаючи атмосферу, гідросферу й літосферу, тільки 0,88 % за масою, але за числом атомів — 17%. Уміст Нітрогену в земній корі й земній атмосфері досить вели-кий. У повітрі вільний Нітроген (у вигляді молекул N2) становить 78,09 % за об'ємом, або 75,6 % за масою, у літосфері 1,9 -Ю"3 % за масою. Проте внаслідок хімічної інертності більша частина Нітро-гену перебуває у вільному стані в атмосфері. У вільному стані зустрічаються: газоподібні речовини — F₂, Cl₂, O₂, N₂ і H₂; тверді — I₂, At, S, Те, Р, As, С, Si і В, за кімнатної температури відомий один рідкий неметал — бром Br₂. У природі трапляються самородні неметали — N₂ і O₂ (у повітрі), сірка (у земній корі), але частіше неметалічні елементи в природі перебувають у хімічно зв'язаному вигляді. У першу чергу, це вода й розчинені в ній солі, потім — мінерали й гірські породи (наприклад, різні силікати, алюмосилікати, ортофосфати, борати, сульфати й карбонати).

Про адсорбцію та її застосування

Адсорбція - поглинання якої-небудь речовини з газоподібного середовища або розчину поверхневим шаром рідини або твердої речовини.

Застосування адсорбції:

—  очищення повітря,води;

—  очищення цукрових сиропів при цукроварінні;

—  очищення фруктових соків та інших рідин у харчовій промисловості;

— очищення відпрацьованих мастил;

—  виділення зі складних сумішей окремих компонентів;

—  у медицині для виділення шкідливих речовин із крові (метод гемосорбції) та інших фізіологічних рідин.

Адсорбція – це процес, що відбувається й у природі. Природні адсорбенти (в основному глини й бішофіти) поглинають радіонукліди і йони важких металів із забруднених грунтів і вод. Особливо це важливо, наприклад, у зоні Чорнобильської АЕС, у промислових зонах. Установлено можливість застосування приробних сорбентів для очищення промислових стоків від токсичних металів.

Деревне вугілля – практично чистий Карбон – має здатність до адсорбції.

Історична довідка.

Ще в 1915 р. професор Н. Д. Зелінський запропонував використати активоване вугілля для поглинання отруйних газів. Тоді вперше в історії людства в Першій світовій війні вбитві на річці Іпр (Бельгія) було використано хімічну зброю, а саме гази іприт і хлор, втрати по обидва боки були настільки великими, що з того часу хімічну зброю офіційно заборонено міжнародними угодами. Зелінський запропонував тоді модель протигаза, що з того часу змінилася незначно.

Застосування кисню

Для прискорення хімічних реакцій, у тому числі в металургії (виплавка чавуну й сталі). Для різання і зварювання металів. При спалюванні палива. У рідкому стані в ракетних двигунах. В авіації й підводних човнах для дихання. У медицині.

Застосування водню

У хімічній промисловості для синтезу NH₃, HCl, CH₃OH , для гідрогенізації жирів. При виробництві металів (Mo, W) і їхніх сполук, як відновник.

Застосування алотропних модифікацій Карбону

Алмаз: — для буріння гірських порід; —при обробці твердих виробів; —         у ювелірній справі.

Графіт:

- для виготовлення електродів, сповільнювачів нейтронів в атомних реакторах, як мастильний матеріал у техніці;

- виготовлення тигелів для виплавки металів;

- для виробництва олівців.

Застосування фулеренів

Серед цікавих застосувань Карбону слід зазначити акумулятори й електричні батареї, у яких так чи інакше використовуються домішки фулеренів. Основою цих акумуляторів є літієві катоди, що містять фулерени. Фулерени також можуть бути використані як домішки для одержання штучних алмазів методом високого тиску. При цьому вихід алмазів збільшується на 30%. Фулерени можуть бути також використані для створення нових ліків. Крім того, вони знайшли застосування як домішки у вогнезахисних фарбах. За рахунок введення фулеренів фарба під впливом температури при пожежі спучується, утворюється досить щільний пінококсовий шар, який у кілька разів збільшує час нагрівання до критичної температури конструкцій, що захищають. Також фулерени та їхні різні хімічні похідні використовуються для виготовлення сонячних елементів.

Застосування сірки

У виробництві сульфатної кислоти. При вулканізації каучуків. У сільському господарстві для боротьби зі шкідниками і хворобами рослин. У виробництві сірковуглецю. У медицині. У виробництві сірників, пороху.