Reacții chimice ale transformărilor explozive. Clasificarea reacţiilor chimice Formule ale reacţiilor chimice cu sunet

În timpul reacțiilor chimice, dintr-o substanță se obțin alte substanțe (a nu se confunda cu reacțiile nucleare, în care un element chimic este transformat în altul).

Orice reacție chimică este descrisă printr-o ecuație chimică:

Reactivi → Produse de reactie

Săgeata indică direcția reacției.

De exemplu:

În această reacție, metanul (CH 4 ) reacționează cu oxigenul (O 2 ), rezultând formarea de dioxid de carbon (CO 2) și apă (H 2 O), sau mai degrabă, vapori de apă. Acesta este exact genul de reacție care se întâmplă în bucătărie când aprindeți un arzător cu gaz. Ecuația ar trebui citită astfel: o moleculă de gaz metan reacționează cu două molecule de oxigen gazos, rezultând o moleculă de dioxid de carbon și două molecule de apă (abur).

Se numesc numerele din fața componentelor unei reacții chimice coeficienții de reacție.

Reacţiile chimice sunt endotermic(cu absorbție de energie) și exotermic(cu eliberare de energie). Arderea metanului este un exemplu tipic de reacție exotermă.

Există mai multe tipuri de reacții chimice. Cel mai comun:

• reacții compuse;
• reacții de descompunere;
• reacții de substituție unică;
• reacții de dublă substituție;
• reacții de oxidare;
• reacții redox.

Reacții de conexiune

Într-o reacție compusă, cel puțin două elemente formează un produs:

2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- formarea sării.

Trebuie acordată atenție unei nuanțe esențiale a reacțiilor compuse: în funcție de condițiile reacției sau de proporțiile reactanților care intră în reacție, rezultatul acesteia poate fi diferiți produși. De exemplu, în condiții normale de ardere a cărbunelui, se obține dioxid de carbon:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Dacă nu există suficient oxigen, atunci se formează monoxid de carbon mortal:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)

Reacții de descompunere

Aceste reacții sunt, parcă, opuse în esență reacțiilor compusului. Ca urmare a reacției de descompunere, substanța se descompune în două (3, 4...) elemente (compuși) mai simple:

• 2H 2 O (g) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- descompunerea apei
• 2H 2 O 2 (g) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- descompunerea peroxidului de hidrogen

Reacții de substituție unică

Ca rezultat al reacțiilor de substituție unică, elementul mai activ îl înlocuiește pe cel mai puțin activ din compus:

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

Zincul din soluția de sulfat de cupru înlocuiește cuprul mai puțin activ, rezultând o soluție de sulfat de zinc.

Gradul de activitate al metalelor în ordinea crescătoare a activității:

• Cele mai active sunt metalele alcaline și alcalino-pământoase.

Ecuația ionică pentru reacția de mai sus va fi:

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

Legătura ionică CuSO 4, atunci când este dizolvată în apă, se descompune într-un cation de cupru (sarcină 2+) și un sulfat anionic (sarcină 2-). În urma reacției de substituție, se formează un cation de zinc (care are aceeași sarcină ca cationul de cupru: 2-). Rețineți că anionul sulfat este prezent de ambele părți ale ecuației, adică, după toate regulile matematicii, poate fi redus. Rezultatul este o ecuație ion-moleculară:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Reacții de dublă substituție

În reacțiile de dublă substituție, doi electroni sunt deja înlocuiți. Astfel de reacții se mai numesc reacții de schimb. Aceste reacții au loc în soluție pentru a forma:

• solid insolubil (reacție de precipitare);
• apa (reactii de neutralizare).

Reacții de precipitare

Când amestecați o soluție de azotat de argint (sare) cu o soluție de clorură de sodiu, se formează clorură de argint:

Ecuația moleculară: KCl (soluție) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (t) + KNO 3 (p-p)

Ecuația ionică: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Ecuația molecular-ionică: Cl - + Ag + → AgCl (t)

Dacă compusul este solubil, acesta va fi în soluție sub formă ionică. Dacă compusul este insolubil, va precipita, formând un solid.

Reacții de neutralizare

Acestea sunt reacții între acizi și baze, în urma cărora se formează molecule de apă.

De exemplu, reacția de amestecare a unei soluții de acid sulfuric și a unei soluții de hidroxid de sodiu (leșie):

Ecuația moleculară: H2SO4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na2SO4 (p-p) + 2H2O (l)

Ecuația ionică: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)

Ecuația molecular-ionică: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (g) sau H + + OH - → H 2 O (g)

Reacții de oxidare

Acestea sunt reacții de interacțiune a substanțelor cu oxigenul gazos din aer, în care, de regulă, o cantitate mare de energie este eliberată sub formă de căldură și lumină. O reacție tipică de oxidare este arderea. La începutul acestei pagini, este dată reacția interacțiunii metanului cu oxigenul:

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

Metanul se referă la hidrocarburi (compuși de carbon și hidrogen). Când o hidrocarbură reacţionează cu oxigenul, se eliberează multă energie termică.

Reacții redox

Acestea sunt reacții în care se fac schimb de electroni între atomii reactanților. Reacțiile discutate mai sus sunt, de asemenea, reacții redox:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - reacție compusă
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - reacție de oxidare
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - reacție de substituție simplă

Cele mai detaliate reacții redox cu un număr mare de exemple de rezolvare a ecuațiilor prin metoda echilibrului electronic și metoda semireacției sunt descrise în secțiunea

Eliberarea sunetului în reacțiile chimice se observă cel mai adesea în timpul exploziilor, când o creștere bruscă a temperaturii și presiunii provoacă vibrații în aer. Dar te poți descurca fără explozii. Dacă turnați puțin oțet pe bicarbonat de sodiu, se aude un șuierat și se eliberează dioxid de carbon: NaHCO3 + CH3COOH \u003d CH3COONa + H2O + CO2. Este clar că în vid, nici această reacție și nici explozia nu se vor auzi.

Un alt exemplu: dacă se toarnă puțin acid sulfuric concentrat greu pe fundul unui cilindru de sticlă, apoi se toarnă deasupra un strat de alcool ușor și apoi se pun cristale de permanganat de potasiu (permanganat de potasiu) la granița dintre două lichide, un Se vor auzi un trosnet destul de puternic, iar scântei strălucitoare sunt vizibile în întuneric. Și iată un exemplu foarte interesant de „chimie a sunetului”.

Toată lumea a auzit bâzâind flacăra din sobă.

Bâzâitul se aude și dacă hidrogenul care iese din tub este dat foc și capătul tubului este coborât într-un vas de formă conică sau sferică. Acest fenomen a fost numit flacăra cântătoare.

Este cunoscut și fenomenul opus - efectul sunetului unui fluier asupra unei flăcări. Flacăra poate, parcă, „simți” sunetul, urmărește schimbările de intensitate a acestuia, poate crea un fel de „copie ușoară” a vibrațiilor sonore.

Deci, totul în lume este interconectat, inclusiv chiar și științe aparent îndepărtate precum chimia și acustica.

Luați în considerare ultimul dintre semnele de mai sus ale reacțiilor chimice - precipitarea unui precipitat dintr-o soluție.

În viața de zi cu zi, astfel de reacții sunt rare. Unii grădinari știu că, dacă pregătiți așa-numitul lichid Bordeaux pentru combaterea dăunătorilor (numit după orașul Bordeaux din Franța, unde podgoriile au fost stropite cu el) și pentru aceasta amestecați o soluție de sulfat de cupru cu lapte de var, atunci un precipitat va formă.

Acum rareori cineva pregătește lichid Bordeaux, dar toată lumea a văzut cântarul din interiorul ibricului. Se dovedește că acesta este și un precipitat care precipită în timpul unei reacții chimice!

Această reacție este așa. Există niște bicarbonat de calciu solubil Ca(HCO3)2 în apă. Această substanță se formează atunci când apele subterane, în care se dizolvă dioxidul de carbon, se infiltrează prin roci calcaroase.

În acest caz, există o reacție de dizolvare a carbonatului de calciu (și anume, calcar, cretă, marmură constau din acesta): CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3) 2. Dacă acum apa se evaporă din soluție, atunci reacția începe să meargă în direcția opusă.

Apa se poate evapora atunci când o soluție de bicarbonat de calciu este colectată picătură cu picătură pe tavanul unei peșteri subterane și aceste picături cad ocazional.

Așa se nasc stalactitele și stalagmitele. Reacția inversă are loc și atunci când soluția este încălzită.

Așa se formează scara în ibric.

Și cu cât a fost mai mult bicarbonat în apă (atunci apa se numește tare), cu atât se formează mai multă depuneri. Iar impuritățile de fier și mangan fac ca solma să nu fie albă, ci galbenă sau chiar maro.

Este ușor de verificat dacă cântarul este într-adevăr carbonat. Pentru a face acest lucru, trebuie să acționați asupra acestuia cu oțet - o soluție de acid acetic.

Ca rezultat al reacției CaCO3 + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + + H2O + CO2 vor fi eliberate bule de dioxid de carbon, iar scara va începe să se dizolve.

Semnele enumerate (le repetăm ​​încă o dată: eliberarea de lumină, căldură, gaz, sediment) nu ne permit întotdeauna să spunem că reacția este într-adevăr în curs.

De exemplu, la o temperatură foarte ridicată, carbonatul de calciu CaCO3 (cretă, calcar, marmură) se descompune și se formează oxid de calciu și dioxid de carbon: CaCO3 \u003d CaO + CO2, iar în timpul acestei reacții, energia termică nu este eliberată, ci absorbită și aspectul substanței se schimbă puțin.

Alt exemplu. Dacă amestecați soluții diluate de acid clorhidric și hidroxid de sodiu, atunci nu se observă modificări vizibile, deși reacția este HC1 + NaOH = NaCl + H2O. În această reacție, substanțele caustice - acid și alcali s-au „stins” reciproc, iar rezultatul a fost clorură de sodiu inofensivă (sare de masă) și apă.

Dar dacă amestecați soluții de acid clorhidric și azotat de potasiu (nitrat de potasiu), atunci nu va avea loc nicio reacție chimică.

Aceasta înseamnă că nu este întotdeauna posibil să spunem dacă reacția a avut loc numai prin semne externe.

Luați în considerare cele mai comune reacții folosind exemplul de acizi, baze, oxizi și săruri - principalele clase de compuși anorganici.

cuvânt înainte
Introducere
§ 1. Subiectul chimia sunetului
§ 2. Eseu despre dezvoltarea chimiei sunetului
§ 3. Metode experimentale de chimie a sunetului
Capitolul 1. Câmpul sonor și cavitația ultrasonică
§ 4. Câmpul acustic și mărimile care îl caracterizează (concepte de bază)
§ 5. Cavitatia acustica in lichide
§ 6. Germeni de cavitaţie în lichide
§ 7. Pulsația și prăbușirea bulelor de cavitație
§ 8. Dinamica dezvoltării zonei de cavitaţie
Capitolul 2. Studii experimentale și teoretice ale reacțiilor sonochimice și coioluminiscenței
§ 9. Influența diverșilor factori asupra cursului reacțiilor sonochimice și a coioluminiscenței
§ 10. Soioluminiscenţa în diverse lichide
§ 11. Procese fizice care conduc la apariția reacțiilor sonoro-chimice și a soioluminiscenței
§ 12. Studii spectrale ale coioluminiscenţei
§ 13. Procese elementare primare și secundare într-o bulă de cavitație
§ 14. Clasificarea reacţiilor chimice ultrasonice
§ 15. Despre mecanismul influenţei gazelor asupra cursului reacţiilor sonoro-chimice
§ 16. Câmpuri acustice la intensităţi scăzute
§ 17. Câmpuri acustice de joasă frecvenţă
capitolul 3
§ 18. Principalele modalităţi de conversie a energiei vibraţiilor acustice
§ 19. Randamentul chimico-acustic al produselor de reactie (randament energetic)
§ 20. Randamentele chimico-acustice inițiale ale produselor ultrasonice de scindare a apei
§ 21. Randamentul energetic al coioluminiscenței
§ 22. Dependenţa vitezei reacţiilor sonico-chimice de intensitatea undelor ultrasonice
§ 23. Dependența ratei proceselor fizico-chimice cauzate de cavitație de intensitatea undelor ultrasonice
§ 24. Tipare cantitative generale
§ 25. Despre relaţia dintre randamentele energetice ale reacţiilor sonochimice şi sonoluminiscenţa
Capitolul 4. Cinetica reacțiilor chimice cu ultrasunete
§ 26. Stare staționară pentru concentrația de radicali, mediată pe perioada de oscilație și volum (prima aproximare)
§ 27. Modificarea concentrației de radicali, mediată pe volum (a doua aproximare)
§ 28. Model de cavitație-difuzie a distribuției spațiu-timp a radicalilor (a treia aproximare)
§ 29. Locul energiei undelor ultrasonice printre alte metode fizice de influențare a unei substanțe
§ 30. Caracteristici ale propagării căldurii dintr-o bule de cavitație
capitolul 5
§ 31. Principalele caracteristici ale rezultatelor experimentale obţinute
§ 32. Sonoliza soluţiilor de acid cloroacetic. Despre apariția electronilor hidratați în câmpul undelor ultrasonice
§ 33. Oxidarea sulfatului de fier (II) în domeniul undelor ultrasonice
§ 34. Recuperarea sulfatului de ceriu (IV) în domeniul undelor ultrasonice
§ 35. Sinteza peroxidului de hidrogen în timpul sonolizei apei și soluțiilor apoase de formiați
§ 36. Calculul valorilor ieșirilor chimico-acustice inițiale
§ 37. Reacţii sonoro-chimice în apă şi soluţii apoase în atmosferă de azot
§ 38. Inițierea prin unde ultrasonice a unei reacții în lanț de stereoizomerizare a acidului etilen-1,2-dicarboxilic și a esterilor acestuia
Concluzie. Perspective pentru utilizarea undelor ultrasonice în știință, tehnologie și medicină
Literatură
Index de subiect

Fapte incredibile

Materialul molecular din viața noastră de zi cu zi este atât de previzibil încât uităm adesea ce lucruri uimitoare se pot întâmpla elementelor de bază.

Chiar și în corpul nostru au loc multe reacții chimice uimitoare.

Iată câteva reacții chimice și fizice fascinante și impresionante în formă de GIF care vă vor aminti de un curs de chimie.

reacții chimice

1. „Șarpele lui Faraon” - descompunerea tiocianatului de mercur

Arderea tiocianatului de mercur face ca acesta să se descompună în alte trei substanțe chimice. Aceste trei substanțe chimice se descompun la rândul lor în alte trei substanțe, ceea ce duce la desfășurarea unui „șarpe” uriaș.

2. Chibrit aprins

Capul chibritului contine fosfor rosu, sulf si sare Bertolet. Căldura generată de fosfor descompune sarea Bertolet și eliberează oxigen în acest proces. Oxigenul se combină cu sulful pentru a produce o flacără de scurtă durată pe care o folosim pentru a aprinde o lumânare, de exemplu.

3. Foc + hidrogen

Hidrogenul gazos este mai ușor decât aerul și poate fi aprins cu o flacără sau o scânteie, rezultând o explozie spectaculoasă. De aceea, heliul este acum folosit mai frecvent decât hidrogenul pentru a umple baloanele.

4. Mercur + aluminiu

Mercurul pătrunde în stratul protector de oxid (rugina) al aluminiului, făcându-l să ruginească mult mai repede.

Exemple de reacții chimice

5. Venin de șarpe + sânge

O picătură de venin de viperă într-o cutie Petri de sânge îl face să se încurce într-un bulgăre gros de materie solidă. Asta se întâmplă în corpul nostru când suntem mușcați de un șarpe veninos.

6. Soluție de fier + sulfat de cupru

Fierul înlocuiește cuprul în soluție, transformând sulfatul de cupru în sulfat de fier. Cuprul pur este colectat pe fier.

7. Aprinderea recipientului de gaz

8. Tableta de clor + alcool medical într-o sticlă închisă

Reacția duce la creșterea presiunii și se termină cu ruperea recipientului.

9. Polimerizarea p-nitroanilinei

Pe un gif, câteva picături de acid sulfuric concentrat sunt adăugate la o jumătate de linguriță de p-nitroanilină sau 4-nitroanilină.

10. Sânge în peroxid de hidrogen

O enzimă din sânge numită catalază transformă peroxidul de hidrogen în apă și oxigen gazos, creând o spumă de bule de oxigen.

Experimente chimice

11. Galiu în apă fierbinte

Galiul, care este folosit în principal în electronică, are un punct de topire de 29,4 grade Celsius, ceea ce înseamnă că se va topi în mâinile tale.

12. Tranziția lentă a staniului beta la modificarea alfa

La temperaturi scăzute, alotropul beta al staniului (argintiu, metalic) se transformă spontan în alotropul alfa (gri, pudră).

13. Poliacrilat de sodiu + apă

Poliacrilatul de sodiu, același material folosit la scutecele pentru copii, acționează ca un burete pentru a absorbi umezeala. Când este amestecat cu apă, compusul se transformă într-un gel solid, iar apa nu mai este lichidă și nu poate fi turnată.

14. Gazul Radon 220 va fi injectat în camera de ceață

Traseul în formă de V se datorează a două particule alfa (nuclee de heliu-4) care sunt eliberate atunci când radonul se descompune în poloniu și apoi plumb.

Experimente de chimie acasă

15. Bile de hidrogel și apă colorată

În acest caz are loc difuzia. Hidrogelul este un polimer granule care absorb foarte bine apa.

16. Acetonă + Styrofoam

Styrofoam este fabricat din Styrofoam, care, atunci când este dizolvat în acetonă, eliberează aer în spumă, ceea ce face să pară că dizolvați o cantitate mare de material într-o cantitate mică de lichid.

17. Gheata carbonica + sapun de vase

Gheața uscată plasată în apă creează un nor, în timp ce detergentul de vase în apă reține dioxidul de carbon și vaporii de apă sub formă de bule.

18. O picătură de detergent adăugată în lapte cu colorant alimentar

Laptele este în mare parte apă, dar conține și vitamine, minerale, proteine ​​și picături mici de grăsime suspendate în soluție.

Detergentul de spălat vase slăbește legăturile chimice care țin proteinele și grăsimile în soluție. Moleculele de grăsime devin confuze pe măsură ce moleculele de săpun încep să se grăbească pentru a se conecta cu moleculele de grăsime până când soluția este amestecată uniform.

19. Pasta de dinti elefant

Drojdia și apa caldă sunt turnate într-un recipient cu detergent, peroxid de hidrogen și colorant alimentar. Drojdia servește ca catalizator pentru eliberarea oxigenului din peroxidul de hidrogen, creând multe bule. Ca urmare, se formează o reacție exotermă, cu formarea de spumă și eliberarea de căldură.

Experimente chimice (video)

20. Burnout becului

Filamentul de wolfram se rupe, provocând un scurtcircuit electric care face ca filamentul să strălucească.

21. Ferofluid într-un borcan de sticlă

Un ferofluid este un lichid care devine puternic magnetizat în prezența unui câmp magnetic. Este folosit în hard disk-uri și în inginerie mecanică.

Un alt ferofluid.

22. Iod + aluminiu

Oxidarea aluminiului fin dispersat are loc în apă, formând vapori violet închis.

23. Rubidiu + apă

Rubidiul reacționează foarte repede cu apa pentru a forma hidroxid de rubidiu și hidrogen gazos. Reacția este atât de rapidă încât, dacă este efectuată într-un vas de sticlă, s-ar putea rupe.