Kemiska reaktioner av explosiva omvandlingar. Klassificering av kemiska reaktioner Formler för kemiska reaktioner med ljud

Under kemiska reaktioner erhålls andra ämnen från ett ämne (inte att förväxla med kärnreaktioner, där ett kemiskt element omvandlas till ett annat).

Varje kemisk reaktion beskrivs med en kemisk ekvation:

Reagens → Reaktionsprodukter

Pilen indikerar reaktionens riktning.

Till exempel:

I denna reaktion reagerar metan (CH 4) med syre (O 2), vilket resulterar i bildning av koldioxid (CO 2) och vatten (H 2 O), eller snarare vattenånga. Det är precis den reaktionen som sker i ditt kök när du tänder en gasolbrännare. Ekvationen ska läsas så här: en molekyl metangas reagerar med två molekyler syrgas, vilket resulterar i en molekyl koldioxid och två molekyler vatten (ånga).

Siffrorna framför komponenterna i en kemisk reaktion kallas reaktionskoefficienter.

Kemiska reaktioner är endotermisk(med energiupptagning) och exotermisk(med energifrisättning). Förbränning av metan är ett typiskt exempel på en exoterm reaktion.

Det finns flera typer av kemiska reaktioner. Den vanligaste:

• sammansatta reaktioner;
• sönderdelningsreaktioner;
• enstaka substitutionsreaktioner;
• dubbla substitutionsreaktioner;
• oxidationsreaktioner;
• redoxreaktioner.

Anslutningsreaktioner

I en sammansatt reaktion bildar minst två element en produkt:

2Na (t) + Cl2 (g) → 2NaCl (t)- bildning av salt.

Uppmärksamhet bör ägnas åt en väsentlig nyans av sammansatta reaktioner: beroende på reaktionsförhållandena eller proportionerna av reaktanterna som ingår i reaktionen, kan olika produkter bli resultatet. Till exempel, under normala förhållanden för förbränning av kol, erhålls koldioxid:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Om det inte finns tillräckligt med syre, bildas dödlig kolmonoxid:
2C (t) + O2 (g) → 2CO (g)

Nedbrytningsreaktioner

Dessa reaktioner är så att säga motsatta till föreningens reaktioner. Som ett resultat av nedbrytningsreaktionen sönderdelas ämnet i två (3, 4...) enklare grundämnen (föreningar):

• 2H2O (g) → 2H2 (g) + O2 (g)- vattensönderdelning
• 2H2O2 (g) → 2H2 (g) O + O2 (g)- nedbrytning av väteperoxid

Enstaka substitutionsreaktioner

Som ett resultat av enstaka substitutionsreaktioner ersätter det mer aktiva elementet det mindre aktiva elementet i föreningen:

Zn (t) + CuSO4 (lösning) → ZnSO4 (lösning) + Cu (t)

Zinken i kopparsulfatlösningen tränger undan den mindre aktiva kopparn, vilket resulterar i en zinksulfatlösning.

Graden av aktivitet för metaller i stigande aktivitetsordning:

• De mest aktiva är alkali- och jordalkalimetaller.

Den joniska ekvationen för ovanstående reaktion kommer att vara:

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

Jonbindningen CuSO 4, när den löses i vatten, sönderdelas till en kopparkatjon (laddning 2+) och ett anjonsulfat (laddning 2-). Som ett resultat av substitutionsreaktionen bildas en zinkkatjon (som har samma laddning som kopparkatjonen: 2-). Observera att sulfatanjonen finns på båda sidor av ekvationen, det vill säga att den kan reduceras enligt alla matematikens regler. Resultatet är en jon-molekylekvation:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Dubbla substitutionsreaktioner

I dubbla substitutionsreaktioner är två elektroner redan ersatta. Sådana reaktioner kallas också utbytesreaktioner. Dessa reaktioner sker i lösning för att bilda:

• olösligt fast ämne (utfällningsreaktion);
• vatten (neutraliseringsreaktioner).

Nederbördsreaktioner

När en lösning av silvernitrat (salt) blandas med en lösning av natriumklorid, bildas silverklorid:

Molekylära ekvation: KCl (lösning) + AgNO3 (p-p) → AgCl (t) + KNO3 (p-p)

Jonisk ekvation: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Molekylär-jonisk ekvation: Cl - + Ag + → AgCl (t)

Om föreningen är löslig kommer den att vara i lösning i jonform. Om föreningen är olöslig kommer den att fällas ut och bilda ett fast ämne.

Neutraliseringsreaktioner

Dessa är reaktioner mellan syror och baser, som ett resultat av vilka vattenmolekyler bildas.

Till exempel, reaktionen att blanda en lösning av svavelsyra och en lösning av natriumhydroxid (lut):

Molekylära ekvation: H2SO4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na2SO4 (p-p) + 2H2O (l)

Jonisk ekvation: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)

Molekylär-jonisk ekvation: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (g) eller H + + OH - → H 2 O (g)

Oxidationsreaktioner

Dessa är reaktioner av interaktion av ämnen med gasformigt syre i luften, där som regel en stor mängd energi frigörs i form av värme och ljus. En typisk oxidationsreaktion är förbränning. I början av denna sida ges reaktionen av interaktionen mellan metan och syre:

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

Metan avser kolväten (föreningar av kol och väte). När ett kolväte reagerar med syre frigörs mycket värmeenergi.

Redoxreaktioner

Dessa är reaktioner där elektroner utbyts mellan reaktanternas atomer. Reaktionerna som diskuteras ovan är också redoxreaktioner:

• 2Na + Cl2 → 2NaCl-föreningsreaktion
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - oxidationsreaktion
• Zn + CuS04 → ZnSO4 + Cu - enkel substitutionsreaktion

De mest detaljerade redoxreaktionerna med ett stort antal exempel på att lösa ekvationer med elektronbalansmetoden och halvreaktionsmetoden beskrivs i avsnittet

Utsläpp av ljud i kemiska reaktioner observeras oftast under explosioner, när en kraftig ökning av temperatur och tryck orsakar vibrationer i luften. Men du klarar dig utan explosioner. Om du häller lite vinäger på bakpulver hörs ett sus och koldioxid frigörs: NaHCO3 + CH3COOH \u003d CH3COONa + H2O + CO2. Det är klart att i ett vakuum kommer varken denna reaktion eller explosionen att höras.

Ett annat exempel: om lite tung koncentrerad svavelsyra hälls på botten av en glascylinder, så hälls ett lager lätt alkohol ovanpå, och sedan placeras kaliumpermanganat (kaliumpermanganat) kristaller på gränsen mellan två vätskor, en ganska högt knastrar kommer att höras, och ljusa gnistor är synliga i mörkret. Och här är ett mycket intressant exempel på "ljudkemi".

Alla hörde hur lågan i spisen surrade.

Surret hörs också om vätgas som kommer ut från röret sätts i brand och rörets ände sänks ner i ett kärl med konisk eller sfärisk form. Detta fenomen kallades den sjungande lågan.

Det motsatta fenomenet är också känt - effekten av ljudet av en visselpipa på en låga. Lågan kan liksom "känna" ljudet, följa förändringarna i dess intensitet, skapa en slags "ljuskopia" av ljudvibrationer.

Så allt i världen är sammankopplat, inklusive till och med sådana till synes avlägsna vetenskaper som kemi och akustik.

Tänk på det sista av ovanstående tecken på kemiska reaktioner - utfällningen av en fällning från en lösning.

I vardagen är sådana reaktioner sällsynta. Vissa trädgårdsmästare vet att om du förbereder den så kallade Bordeaux-vätskan för skadedjursbekämpning (uppkallad efter staden Bordeaux i Frankrike, där vingårdar besprutades med den) och för detta blandar en lösning av kopparsulfat med limemjölk, kommer en fällning att form.

Nu är det sällan någon som förbereder Bordeaux-vätska, men alla har sett skalan inuti vattenkokaren. Det visar sig att även detta är en fällning som faller ut vid en kemisk reaktion!

Denna reaktion är så här. Det finns en del lösligt kalciumbikarbonat Ca(HCO3)2 i vattnet. Detta ämne bildas när grundvatten, i vilket koldioxid är löst, sipprar genom kalkhaltiga bergarter.

I detta fall sker en reaktion av upplösning av kalciumkarbonat (det vill säga kalksten, krita, marmor består av det): CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3) 2. Om nu vatten avdunstar från lösningen, så börjar reaktionen gå i motsatt riktning.

Vatten kan avdunsta när en lösning av kalciumbikarbonat samlas upp droppe för droppe i taket i en underjordisk grotta och dessa droppar faller ner då och då.

Det är så stalaktiter och stalagmiter föds. Den omvända reaktionen inträffar också när lösningen värms upp.

Så här bildas fjäll i grytan.

Och ju mer bikarbonat det fanns i vattnet (då kallas vattnet hårt), desto mer fjäll bildas. Och föroreningar av järn och mangan gör att skalan inte är vit, utan gul eller till och med brun.

Det är lätt att verifiera att vågen verkligen är karbonat. För att göra detta måste du agera på det med vinäger - en lösning av ättiksyra.

Som ett resultat av reaktionen kommer CaCO3 + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + + H2O + CO2 bubblor av koldioxid att frigöras och skalan börjar lösas upp.

De listade tecknen (vi upprepar dem en gång till: utsläpp av ljus, värme, gas, sediment) tillåter oss inte alltid att säga att reaktionen verkligen pågår.

Till exempel, vid en mycket hög temperatur, sönderdelas kalciumkarbonat CaCO3 (krita, kalksten, marmor) och kalciumoxid och koldioxid bildas: CaCO3 \u003d CaO + CO2, och under denna reaktion frigörs inte termisk energi, utan absorberas och ämnets utseende förändras lite.

Ett annat exempel. Om du blandar utspädda lösningar av saltsyra och natriumhydroxid, så observeras inga synliga förändringar, även om reaktionen är HC1 + NaOH = NaCl + H2O. I denna reaktion "släckte" frätande ämnen - syra och alkali varandra, och resultatet blev ofarlig natriumklorid (bordssalt) och vatten.

Men om man blandar lösningar av saltsyra och kaliumnitrat (kaliumnitrat) kommer ingen kemisk reaktion att inträffa.

Det gör att det inte alltid går att säga om reaktionen har skett enbart av yttre tecken.

Tänk på de vanligaste reaktionerna med exemplet syror, baser, oxider och salter - huvudklasserna av oorganiska föreningar.

Förord
Introduktion
§ 1. Ämnet ljudkemi
§ 2. Uppsats om ljudkemins utveckling
§ 3. Experimentella metoder för ljudkemi
Kapitel 1. Ljudfält och ultraljudskavitation
§ 4. Akustiskt fält och storheter som kännetecknar det (grundbegrepp)
§ 5. Akustisk kavitation i vätskor
§ 6. Kavitationsbakterier i vätskor
§ 7. Pulsering och kollaps av kavitationsbubblor
§ 8. Dynamik i utvecklingen av kavitationsområdet
Kapitel 2. Experimentella och teoretiska studier av sonokemiska reaktioner och koioluminescens
§ 9. Inverkan av olika faktorer på förloppet av sonokemiska reaktioner och koioluminescens
§ 10. Soioluminescens i olika vätskor
§ 11. Fysikaliska processer som leder till uppkomsten av ljudkemiska reaktioner och soioluminescens
§ 12. Spektralstudier av koioluminescens
§ 13. Primära och sekundära elementära processer i en kavitationsbubbla
§ 14. Klassificering av ultraljudskemiska reaktioner
§ 15. Om mekanismen för inverkan av gaser på förloppet av ljudkemiska reaktioner
§ 16. Akustiska fält vid låga intensiteter
§ 17. Lågfrekventa akustiska fält
Kapitel 3
§ 18. De viktigaste sätten att omvandla energin från akustiska vibrationer
§ 19. Kemiskt-akustiskt utbyte av reaktionsprodukter (energiutbyte)
§ 20. Inledande kemisk-akustiska utbyten av ul
§ 21. Energiutbyte av coioluminescens
§ 22. Beroende av hastigheten för ljudkemiska reaktioner på intensiteten hos ultraljudsvågor
§ 23. Beroende av hastigheten för fysikalisk-kemiska processer orsakade av kavitation på intensiteten av ultraljudsvågor
§ 24. Allmänna kvantitativa mönster
§ 25. Om förhållandet mellan energiutbytena av sonokemiska reaktioner och sonoluminescens
Kapitel 4. Kinetik för ultraljudskemiska reaktioner
§ 26. Stationärt tillstånd för koncentrationen av radikaler, medelvärde över svängningsperioden och volymen (första approximationen)
§ 27. Förändring i koncentrationen av radikaler, medelvärde över volymen (andra approximationen)
§ 28. Kavitations-diffusionsmodell av rum-tidsfördelningen av radikaler (tredje approximationen)
§ 29. Platsen för ultraljudsvågornas energi bland andra fysiska metoder för att påverka ett ämne
§ 30. Egenskaper för spridningen av värme från en kavitationsbubbla
Kapitel 5
§ 31. Huvuddrag i de erhållna försöksresultaten
§ 32. Sonolys av lösningar av klorättiksyra. På utseendet av hydratiserade elektroner inom området för ultraljudsvågor
§ 33. Oxidation av järnsulfat (II) inom området för ultraljudsvågor
§ 34. Återvinning av ceriumsulfat (IV) inom området för ultraljudsvågor
§ 35. Syntes av väteperoxid under sonolys av vatten och vattenlösningar av formiater
§ 36. Beräkning av värdena för de initiala kemisk-akustiska utsignalerna
§ 37. Ljudkemiska reaktioner i vatten och vattenlösningar i kväveatmosfär
§ 38. Initiering genom ultraljudsvågor av en kedjereaktion av stereoisomerisering av etylen-1,2-dikarboxylsyra och dess estrar
Slutsats. Utsikter för användningen av ultraljudsvågor inom vetenskap, teknik och medicin
Litteratur
Sakregister

Otroliga fakta

Det molekylära materialet i vårt dagliga liv är så förutsägbart att vi ofta glömmer vilka fantastiska saker som kan hända med grundelementen.

Även i vår kropp äger många fantastiska kemiska reaktioner rum.

Här är några fascinerande och imponerande GIF-formade kemiska och fysiska reaktioner som kommer att påminna dig om en kemikurs.

kemiska reaktioner

1. "Faraos orm" - sönderfallet av kvicksilvertiocyanat

Förbränningen av kvicksilvertiocyanat gör att det sönderdelas till tre andra kemikalier. Dessa tre kemikalier sönderdelas i sin tur till ytterligare tre ämnen, vilket leder till utplaceringen av en enorm "orm".

2. Brinnande tändsticka

Tändstickshuvudet innehåller röd fosfor, svavel och Bertolets salt. Värmen som alstras av fosfor bryter ner Bertolets salt och frigör syre i processen. Syre kombineras med svavel för att producera en kortlivad låga som vi använder för att tända ett ljus till exempel.

3. Eld + väte

Vätgas är lättare än luft och kan antändas med en låga eller gnista, vilket resulterar i en spektakulär explosion. Det är därför helium nu används vanligare än väte för att fylla ballonger.

4. Kvicksilver + aluminium

Kvicksilvret tränger in i det skyddande oxidskiktet (rost) i aluminiumet, vilket gör att det rostar mycket snabbare.

Exempel på kemiska reaktioner

5. Ormgift + blod

En droppe huggormgift i en petriskål med blod får den att krypa ihop till en tjock klump av fast material. Detta är vad som händer i vår kropp när vi blir bitna av en giftig orm.

6. Järn + kopparsulfatlösning

Järnet ersätter koppar i lösning, vilket gör kopparsulfatet till järnsulfat. Ren koppar samlas på järn.

7. Tändning av gasbehållaren

8. Klortablett + medicinsk alkohol i stängd flaska

Reaktionen leder till en ökning av trycket och slutar med att behållaren går sönder.

9. Polymerisation av p-nitroanilin

På en gif tillsätts några droppar koncentrerad svavelsyra till en halv tesked p-nitroanilin eller 4-nitroanilin.

10. Blod i väteperoxid

Ett enzym i blodet som kallas katalas omvandlar väteperoxid till vatten och syrgas, vilket skapar ett skum av syrebubblor.

Kemiska experiment

11. Gallium i varmt vatten

Gallium, som främst används inom elektronik, har en smältpunkt på 29,4 grader Celsius, vilket betyder att det kommer att smälta i dina händer.

12. Långsam övergång av beta-tenn till alfamodifiering

Vid kalla temperaturer omvandlas beta-allotropen av tenn (silver, metallisk) spontant till alfa-allotropen (grå, pulverformig).

13. Natriumpolyakrylat + vatten

Natriumpolyakrylat, samma material som används i barnblöjor, fungerar som en svamp för att absorbera fukt. När den blandas med vatten förvandlas föreningen till en fast gel, och vattnet är inte längre en vätska och kan inte hällas ut.

14. Radon 220 gas kommer att injiceras i dimkammaren

Det V-formade spåret beror på två alfapartiklar (helium-4 kärnor) som frigörs när radon bryts ner till polonium och sedan bly.

Hemkemiska experiment

15. Hydrogelbollar och färgglatt vatten

I detta fall sker diffusion. Hydrogel är ett polymergranulat som absorberar vatten mycket väl.

16. Aceton + frigolit

Frigolit är gjord av frigolit, som när det löses i aceton släpper ut luft i skummet, vilket gör att det ser ut som att du löser upp en stor mängd material i en liten mängd vätska.

17. Torris + diskmedel

Torris placerad i vatten skapar ett moln, medan diskmedel i vatten håller koldioxid och vattenånga i en bubbelform.

18. En droppe diskmedel tillsatt mjölk med matfärg

Mjölk är till största delen vatten, men den innehåller också vitaminer, mineraler, proteiner och små droppar fett suspenderade i lösning.

Diskmedel lossar de kemiska bindningarna som håller proteiner och fetter i lösning. Fettmolekylerna blir förvirrade när tvålmolekylerna börjar rusa runt för att ansluta till fettmolekylerna tills lösningen är jämnt blandad.

19. Elefanttandkräm

Jäst och varmt vatten hälls i en behållare med tvättmedel, väteperoxid och matfärg. Jäst fungerar som en katalysator för frisättning av syre från väteperoxid, vilket skapar många bubblor. Som ett resultat bildas en exoterm reaktion, med bildning av skum och frigöring av värme.

Kemiska experiment (video)

20. Lamputbrändhet

Volframtråden går sönder, vilket orsakar en elektrisk kortslutning som får glödtråden att glöda.

21. Ferrofluid i en glasburk

En ferrofluid är en vätska som blir starkt magnetiserad i närvaro av ett magnetfält. Det används i hårddiskar och inom maskinteknik.

En annan ferrofluid.

22. Jod + aluminium

Oxidation av fint dispergerat aluminium sker i vatten och bildar mörklila ångor.

23. Rubidium + vatten

Rubidium reagerar mycket snabbt med vatten och bildar rubidiumhydroxid och vätgas. Reaktionen är så snabb att den kan gå sönder om den utförs i ett glaskärl.