в чем суть химических процессов

Химические реакции

Химическая реакция — это процесс, во время которого из одних веществ получаются другие. В процессе химической реакции происходит разрыв одних и образование других химических связей, т.е. атомы одного вещества разрывают связь друг с другом и соединяются с атомами другого вещества, тем самым образуя абсолютно новое вещество.

Признаки химических реакции

ЗАПОМНИ! Вещества, вступающие в химическую реакцию, называются реагентами. Продукты реакции — это вещества, полученные в результате химической реакции. Скорость, с которой происходит изменение вещества, называется скоростью реакции.

Где происходят химические реакции?

Если ты думаешь, что единственное место, где могут происходить химические реакции, — научная лаборатория, ты глубоко заблуждаешься. На самом деле такие реакции ежеминутно происходят в любой точке нашей планеты, даже в человеке. К примеру, когда ты принимаешь пищу, твой организм превращает ее в энергию именно при помощи химических реакций. Горение дерева, покрытие металла ржавчиной, фотосинтез у растений — все это примеры химических реакций.

Скорость реакции

На скорость реакции могут оказывать влияние различные факторы: солнечный свет, тепло, давление или электричество существенно увеличивают ее.

Как начинаются реакции?

Тепло приходит и уходит

Экзотермические реакции протекают с выделением теплоты. В быту примером такой реакции является работа многоразовой солевой грелки. Грелка представляет собой емкость с перенасыщенным солевым раствором, внутри которой находится аппликатор. Когда мы перегибаем аппликатор, солевой раствор из жидкого состояния переходит в твердое. Процесс сопровождается выделением теплоты, и грелка нагревается. Эндотермические реакции протекают с поглощением теплоты. Один из примеров такой реакции — приготовление пищи. Чтобы сырой продукт превратился в пригодный для употребления, в нем должны произойти разные химические реакции, большинству из которых необходимо постоянное поступление тепла из внешней среды.

Примеры нехимических реакций

Во время таяния лед из твердого состояния переходит в жидкое. Казалось бы, изменение очевидно! Но это не химическая реакция, так как вещество осталось прежним, просто вода изменила свое состояние.

Образование смесей и растворов также не является химической реакцией, так как вещества, входящие в состав смесей или растворов, не превращаются в другие.

Источник

Химический процесс

Хими́ческая реа́кция — превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции). В отличие от ядерных реакций, при химических реакциях ядра атомов не меняются, в частности не изменяется их общее число,изотопный состав химических элементов.

Химические реакции происходят при смешении или физическом контакте реагентов самопроизвольно, при нагревании, участии катализаторов (катализ), действии света (фотохимические реакции), электрического тока (электродные процессы), ионизирующих излучений (радиационно-химические реакции), механического воздействия (механохимические реакции), в низкотемпературной плазме (плазмохимические реакции) и т. п. Самопроизвольное превращение веществ осуществляется при условии, что они обладают энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, разделяющего исходное и конечное состояния системы (Энергия активации).

Содержание

Классификация

Существует большое количество признаков, по которым можно классифицировать химические реакции.

По фазовому составу реагирующей системы

По изменению степеней окисления реагентов

В данном случае различают

Пример реакции диспропорционирования — реакция разложения нитрата аммония при нагревании. Окислителем в данном случае выступает азот (+5) нитрогруппы, а восстановителем — азот (-3) катиона аммония:

По тепловому эффекту реакции

Все реакции сопровождаются тепловыми эффектами. При разрыве химических связей в реагентах выделяется энергия, которая, в основном, идет на образование новых химических связей. В некоторых реакциях энергии этих процессов близки, и в таком случае общий тепловой эффект реакции приближается к нулю. В остальных случаях можно выделить

Тепловой эффект реакции (энтальпию реакции, Δ_rH), часто имеющий очень важное значение, можно вычислить по закону Гесса, если известны энтальпии образования реагентов и продуктов. Когда сумма энтальпий продутов меньше суммы энтальпий реагентов (Δ_rH 0) — поглощение.

По типу превращений реагирующих частиц

Химические реакции всегда сопровождаются физическими эффектами: поглощением и выделением энергии, например в виде теплопередачи, изменением агрегатного состояния реагентов, изменением окраски реакционной смеси и др. Именно по этим физическим эффектам часто судят о протекании химических реакций.

Химические процессы, протекающие в веществе, отличаются и от физических процессов, и от ядерных превращений. В физических процессах участвующие вещества сохраняют неизменными свои свойства, но могут изменять внешнюю форму или агрегатное состояние.

В химических процессах (химических реакциях) получаются новые вещества с отличными от реагентов свойствами, но никогда не образуются атомы новых элементов. В атомах же участвующих в реакции элементов обязательно происходят видоизменения электронной оболочки.

В ядерных реакциях происходят изменения в атомных ядрах всех участвующих элементов, что приводит к образованию атомов новых элементов.

С помощью химических реакций можно получать практически важные вещества, которые в природе находятся в ограниченных количествах, например азотные удобрения, либо вообще не встречаются по каким-либо причинам, например сульфаниламиды и другие синтетические лекарственные препараты, полиэтилен и другие пластмассы. Химия позволяет синтезировать новые, неизвестные природе вещества, необходимые для жизнедеятельности человека. Вместе с тем, неумелое или безответственное химическое воздействие на окружающую среду и на протекающие природные процессы может привести к нарушению установившихся естественных химических циклов, что делает актуальной экологическую проблему (загрязнение окружающей среды) и усложняет задачу рационального использования природных ресурсов и сохранения естественной среды обитания на Земле.

Источник

Химическая реакция

Хими́ческая реа́кция — превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции). В отличие от ядерных реакций, при химических реакциях ядра атомов не меняются, в частности не изменяется их общее число, изотопный состав химических элементов, при этом происходит перераспределение электронов и ядер и образуются новые химические вещества.

Химические реакции происходят при смешении или физическом контакте реагентов самопроизвольно, при нагревании, участии катализаторов (катализ), действии света (фотохимические реакции), электрического тока (электродные процессы), ионизирующих излучений (радиационно-химические реакции), механического воздействия (механохимические реакции), в низкотемпературной плазме (плазмохимические реакции) и т. п. Взаимодействие молекул между собой происходит по цепному маршруту: ассоциация — электронная изомеризация — диссоциация, в котором активными частицами являются радикалы, ионы, координационно-ненасыщенные соединения. Скорость химической реакции определяется концентрацией активных частиц и разницей между энергиями связи разрываемой и образуемой.

Содержание

Классификация

Существует большое количество признаков, по которым можно классифицировать химические реакции.

По фазовому составу реагирующей системы

По изменению степеней окисления реагентов

В данном случае различают

Пример окислительно-восстановительной реакции — горение водорода (восстановитель) в кислороде (окислитель) с образованием воды:

Пример реакции диспропорционирования — реакция разложения нитрата аммония при нагревании. Окислителем в данном случае выступает азот (+5) нитрогруппы, а восстановителем — азот (-3) катиона аммония:

По тепловому эффекту реакции

Все реакции сопровождаются тепловыми эффектами. При разрыве химических связей в реагентах выделяется энергия, которая, в основном, идет на образование новых химических связей. В некоторых реакциях энергии этих процессов близки, и в таком случае общий тепловой эффект реакции приближается к нулю. В остальных случаях можно выделить:

Тепловой эффект реакции (энтальпию реакции, Δ_rH), часто имеющий очень важное значение, можно вычислить по закону Гесса, если известны энтальпии образования реагентов и продуктов. Когда сумма энтальпий продуктов меньше суммы энтальпий реагентов (Δ_rH 0) — поглощение.

По типу превращений реагирующих частиц

Химические реакции всегда сопровождаются физическими эффектами: поглощением и выделением энергии, например в виде теплопередачи, изменением агрегатного состояния реагентов, изменением окраски реакционной смеси и др. Именно по этим физическим эффектам часто судят о протекании химических реакций.

Химические процессы, протекающие в веществе, отличаются и от физических процессов, и от ядерных превращений. В физических процессах каждое из участвующих веществ сохраняет неизменным свой состав (хотя вещества могут образовывать смеси), но могут изменять внешнюю форму или агрегатное состояние.

В химических процессах (химических реакциях) получаются новые вещества с отличными от реагентов свойствами, но никогда не образуются атомы новых элементов. В атомах же участвующих в реакции элементов обязательно происходят видоизменения электронной оболочки.

В ядерных реакциях происходят изменения в атомных ядрах всех участвующих элементов, что приводит к образованию атомов новых элементов.

С помощью химических реакций можно получать практически важные вещества, которые в природе находятся в ограниченных количествах, например азотные удобрения, либо вообще не встречаются по каким-либо причинам, например сульфаниламиды и другие синтетические лекарственные препараты, полиэтилен и другие пластмассы. Химия позволяет синтезировать новые, неизвестные природе вещества, необходимые для жизнедеятельности человека. Вместе с тем, неумелое или безответственное химическое воздействие на окружающую среду и на протекающие природные процессы может привести к нарушению установившихся естественных химических циклов, что делает актуальной экологическую проблему (загрязнение окружающей среды) и усложняет задачу рационального использования природных ресурсов и сохранения естественной среды обитания на Земле.

Источник

В чем суть химических процессов

Когда химические вещества вступают во взаимодействие, химические связи между их атомами разрушаются и образуются новые, уже в других сочетаниях. В результате одни вещества превращаются в другие.

Рассмотрим реакцию горения метана, происходящую в конфорке газовой плиты:

Молекула метана (CH₄) и две молекулы кислорода (2O₂) вступают в реакцию, образуя молекулу углекислого газа (CO₂) и две молекулы воды (2H₂O). Связи между атомами углерода (С) и водорода (H) в метане, а также между атомами кислорода (O) разрываются, и образуются новые связи между атомами углерода и кислорода в молекуле углекислого газа (CO₂) и между атомами водорода и кислорода в молекуле воды (H₂O).

Картинка даёт наглядное представление о том, что произошло в ходе реакции. Но зарисовывать сложные химические процессы такими схемами неудобно. Вместо этого учёные используют уравнения химических реакций.

Химическое уравнение — это условная запись химической реакции с помощью формул и символов.

Их записывают в виде схемы, в которой отражён процесс превращения. В левой части располагаются формулы реагентов — веществ, вступающих в реакцию. Завершается уравнение продуктами реакции — веществом или веществами, которые получились в результате.

Новые вещества образуются потому, что изменяются связи между атомами, но сами атомы не возникают из ниоткуда и не исчезают в никуда. На рисунке видно, что атом углерода из состава метана перешёл в состав углекислого газа, атом водорода — в состав воды, а атомы кислорода распределились между молекулами углекислого газа и воды. Число атомов не изменилось.

Согласно закону сохранения массы, общая масса реагентов всегда равна общей массе продуктов реакции. Именно поэтому запись химической реакции называют уравнением.

Виды химических реакций

Вещества вступают в реакции по-разному, можно выделить четыре наиболее частых варианта:

Сложное вещество негашёная известь соединяется с водой, и образуется новое сложное вещество — гашёная известь:

Стрелка вверх означает, что образовался газ. Он улетучивается и больше не участвует в реакции.

В примере атомы цинка замещают атомы водорода в составе хлороводорода, и образуется хлорид цинка:

Стрелка вниз означает, что вещество выпало в осадок, поскольку оно нерастворимо.

Коэффициенты в уравнениях химических реакций

Чтобы составить уравнение химической реакции, важно правильно подобрать коэффициенты перед формулами веществ.

Коэффициент в химических уравнениях означает число молекул (формульных единиц) вещества, необходимое для реакции. Он обозначается числом перед формулой (например, 2NaCl в последнем примере).

Коэффициент не следует путать с индексом (числом под символом химического элемента, например, О₂). Индекс обозначает количество атомов этого элемента в молекуле (формульной единице).

Чтобы узнать общее число атомов элемента в формуле, нужно умножить его индекс на коэффициент вещества. В примере на картинке (2H₂O) — четыре атома водорода и два кислорода.

Подобрать коэффициент — значит определить, сколько молекул данного вещества должно участвовать в реакции, чтобы она произошла. Далее мы расскажем, как это сделать.

Алгоритм составления уравнений химических реакций

Для начала составим схему химической реакции. Например, образование оксида магния (MgO) в процессе горения магния (Mg) в кислороде (O₂). Обозначим реагенты и продукт реакции:

Чтобы схема стала уравнением, нужно расставить коэффициенты. В левой части схемы два атома кислорода, а в правой — один. Уравняем их, увеличив число молекул продукта:

Теперь число атомов кислорода до и после реакции одинаковое, а число атомов магния — нет. Чтобы уравнять их, добавим ещё одну молекулу магния. Когда количество атомов каждого из химических элементов в составе веществ уравнено, вместо стрелки можно ставить равно:

Уравнение химической реакции составлено.

Рассмотрим реакцию разложения. Нитрат калия (KNO₃) разлагается на нитрит калия (KNO₂) и кислород (О₂):

В обеих частях схемы по одному атому калия и азота, а атомов кислорода до реакции 3, а после — 4. Необходимо их уравнять.

Для начала удвоим коэффициент перед реагентом:

Теперь в левой части схемы шесть атомов кислорода, два атома калия и два атома азота. В левой по-прежнему по одному атому калия и азота и четыре атома кислорода. Чтобы уравнять их, в правой части схемы нужно удвоить коэффициент перед нитритом калия.

Снова посчитаем число атомов каждого химического элемента в составе веществ до и после реакции: два атома калия, два атома азота и шесть атомов кислорода. Равенство достигнуто.

Химические уравнения не только позволяют предсказать, что произойдёт при взаимодействии тех или иных веществ, но и помогают рассчитать их количественное соотношение, необходимое для реакции.

Учите химию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду CHEMISTRY892021 вы получите бесплатный недельный доступ к курсам химии за 8 класс и 9 класс.

У нас вы сможете учиться в удобном темпе, делать упор на любимые предметы и общаться со сверстниками по всему миру.

Попробовать бесплатно

Интересное по рубрике

Найдите необходимую статью по тегам

Подпишитесь на нашу рассылку

Мы в инстаграм

Домашняя онлайн-школа
Помогаем ученикам 5–11 классов получать качественные знания в любой точке мира, совмещать учёбу со спортом и творчеством

Посмотреть

Рекомендуем прочитать

Реальный опыт семейного обучения

Звонок по России бесплатный

Посмотреть на карте

Если вы не нашли ответ на свой вопрос на нашем сайте, включая раздел «Вопросы и ответы», закажите обратный звонок. Мы скоро свяжемся с вами.

Источник

11 лучших примеров химических изменений в повседневной жизни

Химические изменения происходят в результате химических реакций. В ходе химической реакции происходит перегруппировка атомов, и реакция сопровождается изменением энергии, поскольку образуются новые вещества.

Хотя существуют сотни тысяч различных химических реакций, большинство из них имеют схожие свойства. Эти сходства позволяют нам разделить химические изменения на три широкие категории.

Чтобы объяснить этот процесс более подробно, мы перечислили несколько наиболее распространенных примеров химических изменений, которые вы видите в повседневной жизни.

11. Выпечка торта

Тип: неорганическое изменение

Когда вы печете пирог, его ингредиенты (мука, яйцо, сахар, пекарский порошок и т.д.) претерпевают химические изменения. Это происходит в процессе выпечки:

Поскольку этот процесс выпечки требует тепла, это эндотермическая реакция. Она не может быть обращена вспять, поскольку сахар и дрожжи создали новые вещества. Это означает, что после выпечки пирога вы не сможете разделить его на исходные компоненты (муку, яйца, сахар).

10. Сжигание природного газа

Тип: Органическое изменение

Тип: Неорганические изменения

Точнее, высокоэнергетические соединения, плотно упакованные внутри фейерверка, сгорают с кислородом воздуха и превращаются в другие соединения, выделяя при этом звук, тепло и газы (такие, как угарный газ, углекислый газ и азот).

8. Созревание плодов

Тип: Органическое изменение

Созревание связано с изменениями в составе (например, превращение крахмала в сахар). Это процесс, в результате которого плоды приобретают желаемый вкус, цвет, качество и другие характеристики. По характеру созревания фрукты можно разделить на две группы:

Поскольку созревание включает образование новых углеродсодержащих химикатов, которые приводят к изменению цвета и вкуса, можно смело назвать процесс созревания органическим химическим изменением.

7. Переваривание пищи

Тип: Органическое

Более конкретно, большие молекулы пищи редуцируются до субъединиц, которые достаточно малы для поглощения слизистой оболочкой пищеварительного тракта.

Это достигается с помощью различных ферментов (таких, как ферменты слюны, желудка, щеточной каймы и ферменты поджелудочной железы) посредством гидролиза.

6. Гальваническое покрытие металла

Тип: неорганическое изменение

В этом процессе раствор, содержащий ионы металлов, помещается в резервуар, а подложка, на которую наносится покрытие, подключается к электрической сети, чтобы сделать ее катодом. Ионы металла в растворе движутся к катоду, где они приобретают электроны и образуют металлическое покрытие.

Распространенная форма гальванического покрытия используется для производства монет. Например, американский пенни сделан из цинка, покрытого слоем гальванической меди.

5. Прокисание молока

Тип: Органическое изменение

Испорченное молоко кислое, с неприятным запахом и вкусом. Со временем оно становится комковатым и свертывается. В процессе скисания образуются новые молекулы, и этот процесс нельзя обратить вспять.

Сырое молоко содержит сахар лактозу. Если оставить молоко на несколько часов при комнатной температуре, содержащиеся в нем бактерии лактобактерии начинают превращать лактозу в молочную кислоту, которая имеет кислый вкус. Бактерии Lactobacillus часто встречаются в молоке, и они не причиняют никакого вреда.

Кислое молоко также получают путем добавления кислоты (с добавлением или без добавления микробных организмов). Такое молоко называется подкисленным. По вкусу оно отличается от молока, полученного путем бактериальной ферментации, поскольку кислоты, добавляемые в процессе промышленного производства, имеют другой вкус, чем молочная кислота.

4. Смешивание кислоты с основанием

Тип: Неорганическое изменение

Например, в результате реакции между соляной кислотой (сильная кислота) и гидроксидом натрия (сильное основание) образуется хлорид натрия (поваренная соль).

HCl + NaOH → NaCl + H2O + тепло

В таких реакциях катион H(+) кислоты соединяется с анионом OH(-) основания, образуя соль и воду.

В некоторых реакциях образуются газы. Например, если смешать уксус (слабую кислоту) с пищевой содой (слабым основанием), то вместе с ацетатом натрия (солью) образуется углекислый газ.

3. Ржавое железо

Тип: Неорганическое изменение

Этот процесс также является хорошим примером коррозии, когда металлические поверхности разлагаются на более химически устойчивые оксиды.

2. Варка яйца

Тип: Неорганические изменения

Сырые яйца содержат сложные сети белка и воды. На каждую молекулу белка приходится почти тысяча молекул воды.

Молекулы белка относительно велики и содержат сотни аминокислот, связанных между собой в длинные цепочки. Цепочки складываются в компактные шарики, которые удерживаются вместе слабыми химическими связями (нековалентными).

Когда вы нагреваете яйца, их молекулы движутся быстрее и сталкиваются. При повышении температуры скорость столкновения увеличивается. Слабые связи (которые удерживают цепочки аминокислот) начинают разрываться, и белки яйца разворачиваются. В конце концов, белковые нити запутываются в трехмерную паутину.

В вареном яйце теперь содержится вода, которая диспергируется в белковой паутине, так что она больше не может сливаться воедино. В результате жидкое яйцо превращается в полутвердое.

По сути, вы изменили химические вещества, из которых состоит яйцо, применив тепло. Это необратимое изменение, а значит, вареное яйцо нельзя превратить обратно в сырое.

1. Фотосинтез

Тип: Биохимическое изменение

Растения являются основными продуцентами, которые составляют основу нашей экосистемы и подпитывают следующие трофические уровни. Они используют фотосинтез для преобразования солнечного света, воды, углекислого газа в кислород и простой сахар.

Поскольку для фотосинтеза требуется внешняя энергия (солнечный свет), чтобы привести в движение химические изменения, это эндотермическая реакция. Этот процесс не только используется растениями для получения пищи и роста, но и оказывает огромное влияние на нашу атмосферу и океаны, поскольку поглощает углекислый газ и производит кислород.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между химическим изменением и физическим изменением?

Физическое изменение влияет на форму вещества. Он включает в себя изменения таких свойств, как прочность, долговечность, температура плавления, форма кристаллов, объем, плотность, форма, размер, цвет и текстура. Хорошим примером может служить закалка стали для изготовления лезвия ножа.

Химическое изменение, с другой стороны, включает в себя изменения в составе вещества. Оно происходит, когда различные вещества соединяются, образуя новые вещества с новыми свойствами. Эти химические реакции необратимы и сопровождаются изменением энергии.

Как определить химическое изменение?

Не всегда легко определить, произошло ли химическое изменение (в отличие от физического). Однако можно обратить внимание на такие признаки, как:

Какое вещество не может быть изменено обычными химическими реакциями?

Источник