Химични реакции на експлозивни превръщания. Класификация на химичните реакции Формули на химичните реакции със звук

По време на химичните реакции от едно вещество се получават други вещества (да не се бърка с ядрените реакции, при които един химичен елемент се превръща в друг).

Всяка химична реакция се описва с химично уравнение:

Реактиви → Продукти на реакцията

Стрелката показва посоката на реакцията.

Например:

При тази реакция метанът (CH4) реагира с кислорода (O2), което води до образуването на въглероден диоксид (CO2) и вода (H2O), или по-скоро водна пара. Точно такава реакция се случва във вашата кухня, когато запалите газова горелка. Уравнението трябва да се чете така: една молекула газ метан реагира с две молекули газ кислород, което води до една молекула въглероден диоксид и две молекули вода (пара).

Числата пред компонентите на химичната реакция се наричат коефициенти на реакция.

Химичните реакции са ендотермичен(с абсорбция на енергия) и екзотермичен(с освобождаване на енергия). Изгарянето на метан е типичен пример за екзотермична реакция.

Има няколко вида химични реакции. Най-често:

• съединения реакции;
• реакции на разлагане;
• единични реакции на заместване;
• реакции на двойно заместване;
• окислителни реакции;
• редокс реакции.

Реакции на свързване

При реакция на съединение най-малко два елемента образуват един продукт:

2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- образуването на сол.

Трябва да се обърне внимание на съществен нюанс на реакциите на съединенията: в зависимост от условията на реакцията или пропорциите на реагентите, които влизат в реакцията, различни продукти могат да бъдат нейният резултат. Например при нормални условия на изгаряне на въглища се получава въглероден диоксид:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Ако няма достатъчно кислород, тогава се образува смъртоносен въглероден окис:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)

Реакции на разлагане

Тези реакции са, така да се каже, противоположни по същество на реакциите на съединението. В резултат на реакцията на разлагане веществото се разлага на два (3, 4...) по-прости елемента (съединения):

• 2H 2 O (g) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- водно разлагане
• 2H 2 O 2 (g) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- разлагане на водороден прекис

Реакции на единично заместване

В резултат на единични реакции на заместване по-активният елемент замества по-малко активния елемент в съединението:

Zn (t) + CuSO 4 (разтвор) → ZnSO 4 (разтвор) + Cu (t)

Цинкът в разтвора на меден сулфат измества по-малко активната мед, което води до разтвор на цинков сулфат.

Степента на активност на металите във възходящ ред на активност:

• Най-активни са алкалните и алкалоземните метали.

Йонното уравнение за горната реакция ще бъде:

Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)

Йонната връзка CuSO 4, когато се разтвори във вода, се разлага на меден катион (заряд 2+) и анион сулфат (заряд 2-). В резултат на реакцията на заместване се образува цинков катион (който има същия заряд като медния катион: 2-). Обърнете внимание, че сулфатният анион присъства от двете страни на уравнението, т.е. по всички правила на математиката той може да бъде редуциран. Резултатът е йонно-молекулярно уравнение:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Реакции на двойно заместване

При реакции на двойно заместване два електрона вече са заменени. Такива реакции се наричат ​​още обменни реакции. Тези реакции протичат в разтвор, за да се образуват:

• неразтворимо твърдо вещество (реакция на утаяване);
• вода (реакции на неутрализация).

Реакции на утаяване

При смесване на разтвор на сребърен нитрат (сол) с разтвор на натриев хлорид се образува сребърен хлорид:

Молекулно уравнение: KCl (разтвор) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (t) + KNO 3 (p-p)

Йонно уравнение: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Молекулярно-йонно уравнение: Cl - + Ag + → AgCl (t)

Ако съединението е разтворимо, то ще бъде в разтвор в йонна форма. Ако съединението е неразтворимо, то ще се утаи, образувайки твърдо вещество.

Реакции на неутрализация

Това са реакции между киселини и основи, в резултат на които се образуват водни молекули.

Например, реакцията на смесване на разтвор на сярна киселина и разтвор на натриев хидроксид (луга):

Молекулно уравнение: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (l)

Йонно уравнение: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)

Молекулярно-йонно уравнение: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (g) или H + + OH - → H 2 O (g)

Окислителни реакции

Това са реакции на взаимодействие на вещества с газообразен кислород във въздуха, при които по правило се отделя голямо количество енергия под формата на топлина и светлина. Типична окислителна реакция е изгарянето. В самото начало на тази страница е дадена реакцията на взаимодействие на метан с кислород:

CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

Метанът се отнася до въглеводороди (съединения на въглерод и водород). Когато въглеводородът реагира с кислорода, се отделя много топлинна енергия.

Редокс реакции

Това са реакции, при които се извършва обмен на електрони между атомите на реагентите. Обсъдените по-горе реакции също са редокс реакции:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - реакция на съединение
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - реакция на окисление
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - единична реакция на заместване

Най-подробните редокс реакции с голям брой примери за решаване на уравнения по метода на електронния баланс и метода на полуреакция са описани в раздела

Освобождаването на звук при химически реакции най-често се наблюдава при експлозии, когато рязкото повишаване на температурата и налягането предизвиква вибрации във въздуха. Но можете и без експлозии. Ако излеете малко оцет върху сода за хляб, се чува съскане и се отделя въглероден диоксид: NaHCO3 + CH3COOH \u003d CH3COONa + H2O + CO2. Ясно е, че във вакуум няма да се чуе нито тази реакция, нито експлозията.

Друг пример: ако малко тежка концентрирана сярна киселина се излее върху дъното на стъклен цилиндър, след това се излива слой лек алкохол отгоре и след това кристалите на калиев перманганат (калиев перманганат) се поставят на границата между две течности, a ще се чуе доста силно пращене и ярки искри се виждат в тъмното. И ето един много интересен пример за "звукова химия".

Всички чуха как жужи пламъкът в печката.

Бръмченето се чува и ако изтичащият от тръбата водород се подпали и краят на тръбата се спусне в съд с конична или сферична форма. Това явление беше наречено пеещ пламък.

Известно е и обратното явление – въздействието на звука на свирка върху пламък. Пламъкът може, така да се каже, да "усеща" звука, да следва промените в неговата интензивност, да създава своеобразно "светлинно копие" на звукови вибрации.

Така че всичко в света е взаимосвързано, включително дори такива привидно далечни науки като химия и акустика.

Помислете за последния от горните признаци на химични реакции - утаяването на утайка от разтвор.

В ежедневието подобни реакции са рядкост. Някои градинари знаят, че ако приготвите така наречената бордолезска течност за борба с вредителите (наречена на град Бордо във Франция, където лозята са били пръскани с нея) и за това смесите разтвор на меден сулфат с варно мляко, тогава ще се образува утайка форма.

Сега рядко някой приготвя течност от Бордо, но всеки е виждал котления камък в чайника. Оказва се, че това също е утайка, която се утаява по време на химична реакция!

Тази реакция е така. Във водата има малко разтворим калциев бикарбонат Ca(HCO3)2. Това вещество се образува, когато подпочвените води, в които е разтворен въглероден диоксид, проникват през варовити скали.

В този случай има реакция на разтваряне на калциев карбонат (а именно варовик, креда, мрамор се състоят от него): CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO3) 2. Ако сега водата се изпари от разтвора, тогава реакцията започва да върви в обратна посока.

Водата може да се изпари, когато разтвор на калциев бикарбонат се събира капка по капка върху тавана на подземна пещера и тези капчици понякога падат надолу.

Така се раждат сталактити и сталагмити. Обратната реакция възниква и при нагряване на разтвора.

Ето как се образува котлен камък в чайника.

И колкото повече бикарбонат има във водата (тогава водата се нарича твърда), толкова повече се образува котлен камък. А примесите от желязо и манган правят мащаба не бял, а жълт или дори кафяв.

Лесно е да се провери дали мащабът наистина е карбонатен. За да направите това, трябва да действате върху него с оцет - разтвор на оцетна киселина.

В резултат на реакцията CaCO3 + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + + H2O + CO2 ще се отделят мехурчета въглероден диоксид и котленият камък ще започне да се разтваря.

Изброените признаци (повтаряме ги още веднъж: отделяне на светлина, топлина, газ, утайка) не винаги ни позволяват да кажем, че реакцията наистина протича.

Например, при много висока температура калциевият карбонат CaCO3 (креда, варовик, мрамор) се разлага и се образуват калциев оксид и въглероден диоксид: CaCO3 \u003d CaO + CO2 и по време на тази реакция топлинната енергия не се освобождава, а се абсорбира и външният вид на веществото се променя малко.

Друг пример. Ако смесите разредени разтвори на солна киселина и натриев хидроксид, тогава не се наблюдават видими промени, въпреки че реакцията е HC1 + NaOH = NaCl + H2O. В тази реакция разяждащите вещества - киселина и основа се "загасиха" взаимно и резултатът беше безвреден натриев хлорид (трапезна сол) и вода.

Но ако смесите разтвори на солна киселина и калиев нитрат (калиев нитрат), тогава няма да настъпи химическа реакция.

Това означава, че не винаги може да се каже дали реакцията е протекла само по външни признаци.

Помислете за най-често срещаните реакции, като използвате примера на киселини, основи, оксиди и соли - основните класове неорганични съединения.

Предговор
Въведение
§ 1. Предметът на звуковата химия
§ 2. Есе за развитието на звуковата химия
§ 3. Експериментални методи на звуковата химия
Глава 1. Звуково поле и ултразвукова кавитация
§ 4. Акустично поле и величини, които го характеризират (основни понятия)
§ 5. Акустична кавитация в течности
§ 6. Зародиши на кавитация в течности
§ 7. Пулсация и колапс на кавитационни мехурчета
§ 8. Динамика на развитие на зоната на кавитация
Глава 2. Експериментални и теоретични изследвания на сонохимични реакции и койолуминесценция
§ 9. Влияние на различни фактори върху хода на сонохимичните реакции и койолуминесценцията
§ 10. Соиолуминесценция в различни течности
§ 11. Физични процеси, водещи до възникване на звукохимични реакции и соиолуминесценция
§ 12. Спектрални изследвания на койолуминесценция
§ 13. Първични и вторични елементарни процеси в кавитационен мехур
§ 14. Класификация на ултразвукови химични реакции
§ 15. За механизма на влияние на газовете върху хода на звукохимичните реакции
§ 16. Акустични полета с ниски интензитети
§ 17. Нискочестотни акустични полета
Глава 3
§ 18. Основните начини за преобразуване на енергията на акустичните вибрации
§ 19. Химико-акустичен добив на реакционни продукти (добив на енергия)
§ 20. Първоначални химико-акустични добиви на ултразвукови продукти за разделяне на вода
§ 21. Енергиен добив на койолуминесценция
§ 22. Зависимост на скоростта на звуково-химичните реакции от интензитета на ултразвуковите вълни
§ 23. Зависимост на скоростта на физикохимичните процеси, причинени от кавитация, от интензитета на ултразвуковите вълни
§ 24. Общи количествени модели
§ 25. За връзката между енергийните добиви на сонохимичните реакции и сонолуминесценцията
Глава 4. Кинетика на ултразвукови химични реакции
§ 26. Стационарно състояние за концентрацията на радикали, осреднена за периода на колебание и обем (първо приближение)
§ 27. Промяна в концентрацията на радикали, осреднена по обем (второ приближение)
§ 28. Кавитационно-дифузионен модел на пространствено-времевото разпределение на радикалите (трето приближение)
§ 29. Мястото на енергията на ултразвуковите вълни сред другите физически методи за въздействие върху веществото
§ 30. Характеристики на разпространението на топлина от кавитационен мехур
Глава 5
§ 31. Основни характеристики на получените експериментални резултати
§ 32. Сонолиза на разтвори на хлороцетна киселина. За появата на хидратирани електрони в полето на ултразвукови вълни
§ 33. Окисляване на железен сулфат (II) в полето на ултразвукови вълни
§ 34. Възстановяване на цериев сулфат (IV) в полето на ултразвукови вълни
§ 35. Синтез на водороден пероксид по време на сонолиза на вода и водни разтвори на формиати
§ 36. Изчисляване на стойностите на първоначалните химико-акустични изходи
§ 37. Звукохимични реакции във вода и водни разтвори в азотна атмосфера
§ 38. Иницииране чрез ултразвукови вълни на верижна реакция на стереоизомеризация на етилен-1,2-дикарбоксилна киселина и нейните естери
Заключение. Перспективи за използване на ултразвукови вълни в науката, технологиите и медицината
Литература
Предметен индекс

Невероятни факти

Молекулярният материал в нашето ежедневие е толкова предвидим, че често забравяме какви удивителни неща могат да се случат с основните елементи.

Дори в нашето тяло протичат много невероятни химични реакции.

Ето няколко завладяващи и впечатляващи химични и физични реакции във формата на GIF, които ще ви напомнят за курс по химия.

химична реакция

1. "Змията на фараона" - разпадането на живачен тиоцианат

Изгарянето на живачен тиоцианат го кара да се разложи на три други химикала. Тези три химикала от своя страна се разлагат на още три вещества, което води до разгръщането на огромна „змия“.

2. Горящ кибрит

Кибритената глава съдържа червен фосфор, сяра и бертолетова сол. Топлината, генерирана от фосфора, разлага бертолетовата сол и освобождава кислород в процеса. Кислородът се комбинира със сярата, за да произведе краткотраен пламък, който използваме, за да запалим свещ, например.

3. Огън + водород

Водородният газ е по-лек от въздуха и може да бъде запален с пламък или искра, което води до грандиозна експлозия. Ето защо сега хелият се използва по-често от водорода за пълнене на балони.

4. Живак + алуминий

Живакът прониква в защитния оксиден слой (ръжда) на алуминия, което го кара да ръждясва много по-бързо.

Примери за химични реакции

5. Змийска отрова + кръв

Една капка отрова от усойница в петриево блюдо кръв я кара да се свие в дебела буца твърда материя. Ето какво се случва в тялото ни, когато ни ухапе отровна змия.

6. Разтвор на желязо + меден сулфат

Желязото замества медта в разтвора, превръщайки медния сулфат в железен сулфат. Чистата мед се събира върху желязо.

7. Запалване на газовия контейнер

8. Таблетка хлор + медицински спирт в затворена бутилка

Реакцията води до повишаване на налягането и завършва с разкъсване на контейнера.

9. Полимеризация на р-нитроанилин

На gif няколко капки концентрирана сярна киселина се добавят към половин чаена лъжичка р-нитроанилин или 4-нитроанилин.

10. Кръв във водороден прекис

Ензим в кръвта, наречен каталаза, превръща водородния пероксид във вода и кислород, създавайки пяна от кислородни мехурчета.

Химически опити

11. Галий в гореща вода

Галият, който се използва главно в електрониката, има точка на топене 29,4 градуса по Целзий, което означава, че ще се разтопи в ръцете ви.

12. Бавен преход от бета калай към алфа модификация

При ниски температури бета алотропът на калай (сребрист, метален) спонтанно се трансформира в алфа алотроп (сив, прахообразен).

13. Натриев полиакрилат + вода

Натриевият полиакрилат, същият материал, използван в бебешките пелени, действа като гъба, за да абсорбира влагата. Когато се смеси с вода, съединението се превръща в твърд гел, а водата вече не е течност и не може да се излее.

14. Радон 220 ще бъде инжектиран в камерата за мъгла

V-образната следа се дължи на две алфа частици (ядра хелий-4), които се освобождават, когато радонът се разпада на полоний и след това на олово.

Домашни опити по химия

15. Хидрогелни топчета и цветна вода

В този случай се извършва дифузия. Хидрогелът представлява полимерни гранули, които много добре абсорбират водата.

16. Ацетон + стиропор

Стиропорът е направен от стиропор, който, когато се разтвори в ацетон, освобождава въздух в пяната, което прави да изглежда, че разтваряте голямо количество материал в малко количество течност.

17. Сух лед + препарат за съдове

Сухият лед, поставен във вода, създава облак, докато препаратът за миене на съдове във вода задържа въглеродния диоксид и водните пари във формата на мехур.

18. Капка перилен препарат, добавен към мляко с оцветител за храна

Млякото е предимно вода, но също така съдържа витамини, минерали, протеини и малки капчици мазнина, суспендирани в разтвор.

Препаратът за миене на съдове разхлабва химическите връзки, които задържат протеините и мазнините в разтвора. Молекулите на мазнините се объркват, тъй като молекулите на сапуна започват да се втурват, за да се свържат с молекулите на мазнините, докато разтворът се смеси равномерно.

19. Паста за зъби "Слон".

Маята и топла вода се изсипват в съд с препарат, водороден прекис и хранителни оцветители. Маята служи като катализатор за освобождаването на кислород от водороден прекис, създавайки много мехурчета. В резултат на това се образува екзотермична реакция с образуване на пяна и отделяне на топлина.

Химически експерименти (видео)

20. Изгаряне на крушката

Волфрамовата нишка се скъсва, причинявайки електрическо късо съединение, което кара нишката да свети.

21. Ферофлуид в стъклен буркан

Ферофлуидът е течност, която става силно магнетизирана в присъствието на магнитно поле. Използва се в твърдите дискове и в машиностроенето.

Друг ферофлуид.

22. Йод + алуминий

Окисляването на фино диспергиран алуминий се извършва във вода, образувайки тъмно лилави пари.

23. Рубидий + вода

Рубидият реагира много бързо с вода, за да образува рубидиев хидроксид и водороден газ. Реакцията е толкова бърза, че ако се проведе в стъклен съд, може да се счупи.