В три пробирки поместить по 3 капли раствора перманганата калия. Затем в первую пробирку добавить 2 капли раствора 2н серной кислоты, во вторую – 2 капли раствора
гидроксида натрия, после чего добавить в каждую пробирку несколько кристалликов сухой
соли сульфита натрия до исчезновения окраски растворов. Как изменится цвет растворов?
Написать уравнения реакций, используя ЭИМ.
Закономерности, происходящие в веществах, процессы их превращения, при которых происходит изменение их состава и структуры, изучает раздел естествознания — химия. Она занимается явлениями природы, сопровождающими химические изменения вещества, изучает причины и законы управления химическими процессами, а также рассматривает составные части вещества и их применение на практике. Отдельные химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей и др.) использовались еще на заре становления человеческой цивилизации. Позже, в III—IV вв., зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Начиная с эпохи Возрождения химические исследования все в большей мере стали использовать для практических целей (металлургия, стеклоделие, керамика, получение красок и т. д.).
Химию можно определить как науку, изучающую вещества и процессы их превращения, сопровождающиеся изменением состава и структуры. Химический процесс сопровождается изменением состава веществ, их структуры и обязательно энергетическими изменениями в реагирующей системе. Вследствие взаимосвязанности форм движения материи и их взаимопре-
197
вращаемости в результате химических реакций имеет место превращение химической энергии в теплоту, свет и проч. Химия нужна человечеству для того, чтобы из вещества природы получать по возможности все необходимое — металлы, цемент, бетон, керамику, фарфор, стекло, каучук, пластмассы, искусственные волокна, лекарства и многое другое.
Основой химической науки является атомно-молекулярное учение (АМУ), закон сохранения материи, периодический закон и теория строения вещества, учение о химическом процессе (кинетика). Химические процессы подчиняются всеобщим законам природы — закону сохранения массы вещества и закону сохранения энергии. Закон сохранения массы вещества открыли М. В. Ломоносов и А. Л. Лавуазье почти независимо друг от друга. Они далеко продвинули развитие химии тем, что при химических реакциях применили физические методы, в частности взвешивание. Закон сохранения массы в химических процессах можно сформулировать так: сумма масс исходных веществ (соединений) равна сумме масс продуктов химической реакции. Например, при разложении воды масса воды будет равна сумме массы водорода и массы кислорода. Из закона сохранения вещества вытекает, что вещество нельзя ни создать из ничего, ни уничтожить совсем. Количественным выражением закона сохранения массы веществ применительно к производственному химическому процессу является материальный баланс, в котором подтверждается, что масса веществ, поступивших на технологическую операцию, равна массе полученных веществ. Закон сохранения энергии действует во всех случаях и повсюду, где одна форма энергии переходит в другую.
Несмотря на обилие эмпирического материала о свойствах различных веществ и их соединений, особенностях протекания разнообразных реакций, в химии, до открытия в 1869 г. периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева не существовало той объединяющей концепции, с которой можно было бы объяснить весь накопленный фактический материал. Было бы,
Объяснение: Рассмотрим химическую реакцию, протекающую при смешивании
растворов хлорида натрия и нитрата серебра. Запишем уравнение реакции:
NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3
В данном случае при смешивании растворов образование осадка
хлорида серебра происходит практически мгновенно.
В то же время существует ряд реакций, требующих значительного
времени (минут, часов и даже лет) для того, чтобы произошло заметное
превращение исходных веществ в продукты. Примеры:
- коррозия металлов
4Fe + 3O2 + 6H2O 4Fe(OH)3
- брожение глюкозы
ферменты C H O 2C H OH + 2CO 6 12 6 2 5 2
При протекании химической реакции с течением времени изменяются
количества реагирующих веществ, причем количества исходных веществ
будут уменьшаться, а количества продуктов реакции – возрастать. Скорость
химической реакции показывает на сколько быстро увеличивается количество
продуктов, либо уменьшается количество исходных веществ с течением
времени.
Скорости химических реакций изучает химическая кинетика – один из
разделов физической химии.
Рассмотрим определение скорости сначала для гомогенных химических
реакций.
Гомогенные реакции протекают одинаково во всем объеме системы.
Поэтому скорость таких реакций определяется как количество вещества,
вступившего в реакцию или образовавшегося в результате реакции за единицу
времени в единице объема системы.
Число моль вещества в единице объема системы называется молярной
концентрацией вещества. Молярная концентрация обозначается латинской
буквой с и имеет размерность моль/дм3
(часто используют моль/л):
n
c
V
где: n – количество вещества реагирующего компонента, моль;
V – объем реакционной смеси, дм3
.
Молярную концентрацию растворенного вещества в растворе часто
называют молярностью раствора. Молярность обозначают буквой М,
например, 1 М соляная кислота – раствор, в котором концентрация HCl
составляет 1 моль/дм3