Глава 12. Химические реакции

Химическая реакция. Химическое уравнение. Закон сохранения массы вещества при химических реакциях. Скорость химических реакций и факторы, от которых она зависит (концентрация, температура, катализаторы и др.). Классификация химических реакций. Химическое равновесие. Принципы смещения химического равновесия Ле- Шателье. Окислительно-восстановительные реакции в природе и технике, их значение.

В теме даются представления по химической кинетике: о прямой и обратной реакциях, скорости реакции и изменении скорости под влиянием различных факторов, катализе и катализаторах, закон действия масс, константа скорости химической реакции, константа равновесия, принцип Ле Шателье, предусмотрен ряд практических занятий и решение расчетных задач по данной теме (Приложение 2, Приложение 3). Завершается изучение курса выполнением контрольного теста, упражнений и задач (Приложение 1).

Студент должен

знать/понимать:

• сущность химических реакций; факторы, влияющие на скорость химических реакций;

• классификацию химических реакций;

• принципы смещения химического равновесия

уметь:

• классифицировать реакции, в т.ч. с точки зрения окисления-восстановления;

• объяснять зависимости скорости химической реакции от различных факторов (температуры, катализатора, концентрации);

работать с естественнонаучной информацией, содержащейся в сообщениях СМИ, ресурсах Интернета, научно-популярных статьях

Химические реакции

В окружающем нас мире постоянно проходят химические реакции — перевариваем ли мы пищу, печем ли пироги, ездим ли на машинах. В ходе химической реакции атомы веществ (реагентов) перегруппировываются, образуя новые вещества (продукты реакции). Результат реакции зависит от элементов, из которых состоят реагенты. При ударе молнии азот воздуха реагирует с кислородом, образуя диоксид азота.

Как проходят реакции

В ходе химической реакции связи между атомами веществ разрываются и атомы образуют связи с новыми партнерами. Ниже показано, как вода и углекислый газ образуют угольную кислоту. Молекула воды (Н₂0) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Молекула углекислого газа (СО₂) состоит из двух атомов кислорода и связанного с ними атома углерода. Связи между атомами в молекулах рвутся, и возникают другие связи. Так образуется молекула угольной кислоты: H₂O + CO₂ = H₂CO₃.

Для разрушения связей и возникновения новых требуется энергия, поэтому любая химическая реакция сопровождается энергетическим обменом с окружающей средой. Как правило, выделяется или поглощается тепловая энергия, но в некоторых реакциях участвует свет. Если при ре­акции выделяется тепло, то реакция называется экзотермической. При эндотермической реакции тепло поглощается. У глубоководных рыб есть особые клетки, в которых происходят реакции, в ходе которых излучается свет. При физических упражнениях в клетках тепла происходят реакции с выделением, т.е. экзотермические реакции.

Многие химические реакции не могут начаться без подвода определенного количества энергии, как правило, тепловой. Тепло заставляет молекулы двигаться быстрее, они сталкиваются друг с другом и вступают в реакцию. Минимальная энергия, не­обходимая для начала реакции, называется энергией активации. Трениеспички о коробок вызывает химическую реакцию, приводящую к возгоранию спички.