Копилка методических материалов
консультация по химии

Кислоты, соли и основания в свете теории диссоциации электролитов.

Определения кислот, солей и оснований с точки зрения теории диссоциации были даны С. Аррениусом.

б) Кислоты. Кислотой называется соединение, образующее при диссоциации в водном растворе из положительных ионов только ионы водорода Н+. В соответствии с этими определениями к кислотам относятся, например, НСl, H2SO4, HNO3, H2S.

Примеры уравнений диссоциации кислот можно записать с учетом гидратации ионов:

Числом ионов водорода, образуемых каждой молекулой кислоты при диссоциации, определяется заряд кислотного остатка (аниона). Соляная и азотная кислоты образуют только однозарядные кислотные остатки (Сl- ,NО3-); молекула серной кислоты (Н2SO4 может образовать два кислотных остатка: однозарядный (НSO4-) и двухзарядный (SO42-); молекула фосфорной кислоты может дать три кислотных остатка: однозарядный, двухзарядный и трехзарядный (Н2РО4-, НРО42- и РО43-).

Различают кислородные и бескислородные кислоты. Как показывает само название, первые содержат кислород (например Н2SO4, НNO3, Н3РО4), вторые его не содержат (например, НСl, НВr, НI, H2S).

Названия кислородных кислот производятся от названия неметалла с прибавлением окончаний -ная, -вая, если степень окисления его соответствует номеру группы. По мере понижения степени окисления суффиксы меняются в следующем порядке: -оватая, -истая, -оватистая.

Если элемент в одной и той же степени окисления образует несколько кислородсодержащих кислот, то к названию кислоты с меньшим содержанием кислородных атомов добавляется префикс “мета”, при наибольшем числе — префикс “орто”.

Названия бескислородных кислот производятся от названия неметалла с окончанием -о и прибавлением слова водородная.

в) Основания. Основанием называется соединение, образующее при диссоциации в водном растворе из отрицательных ионов только гидроксид-ионы ОН- . В соответствии с этими определениями к основаниям относятся, например, NaOH, Са(ОН)2, NH4OH.

Диссоциацию оснований с учетом гидратации ионов следует писать так:

Согласно международной номенклатуре названия оснований составляются из слова гидроксид и названия металла. Например, NаОН — гидроксид натрия, КОН — гидроксид калия, Са(ОН)2 — гидроксид кальция. Если элемент образует несколько оснований, то в названиях указывается степень его окисления римской цифрой в скобках: Fe(ОН)2 — гидроксид железа (II), Fе(ОН)3 — гидроксид железа (III).

Помимо этих названий, для некоторых наиболее важных оснований применяются и другие, в основном традиционные русские названия. Например, гидроксид натрия NаОН называют едкий натр; гидроксид калия КОН — едкое кали; гидроксид кальция Са(ОН)2 — гашеная известь; гидроксид бария Ва(ОН)2 — едкий барит.

Амфотерные гидроксиды. Амфотерными называются такие гидроксиды, которые при диссоциации образуют одновременно и катионы водорода Н+, и гидроксид-ионы ОН-. Такими являются Аl(ОН)3, Zn(ОН)2, Сr(ОН)3, Ве(ОН)2, Gе(ОН)2, Sn(ОН)4, Рb(ОН)2 и др.

Амфотерные гидроксиды взаимодействуют как с растворами кислот, так и с растворами щелочей:

В настоящее время растворение амфотерных гидроксидов в щелочных растворах обычно рассматривается как процесс образования гидроксосолей (гидроксокомплексов). Экспериментально доказано существование гидроксокомплексов многих металлов: [Zn(OH)4]2-, [Al(OH)4(H2O)2]-, [Al(OH)6]3- и т.д. Наиболее прочны гидроксокомплексы алюминия, а из них —[Al(OH)4(H2O)2]-.

Такой подход не меняет сделанных выводов: у амфотерного гидроксида, например у А1(ОН)3 и ему подобных, в кислой среде равновесие смещается в сторону образования солей алюминия, в щелочной — в сторону образования гидроксокомплексов. Очевидно, в водном растворе существует равновесие, которое более точно описывается уравнением:

г) Cоли. Солями называются соединения, образующие при диссоциации в водном растворе положительно заряженные ионы металлов и отрицательно заряженные ионы кислотных остатков, а иногда, кроме них, ионы водорода и гидроксид-ионы:

В соответствии с данным определением соли делятся на средние (Na2SO4), кислые (NaHSO4) и основные (Mg(OH)Cl).

После Аррениуса было показано, что определение кислот, солей и оснований в терминах теории электролитической диссоциации не охватывает всего многообразия кислотно-основных свойств веществ.

Так, например, в рамки приведенных определений не укладываются соли NH4Cl и хлорид фениламмония C6H5NH3Cl, основание NH3 и др.

Уравнения диссоциации солей, с учетом гидратации ионов, следует записывать так:

Любую соль можно представить как продукт взаимодействия основания и кислоты, т.е. реакции нейтрализации:

Уравнение диссоциации средней соли Na2SO4 можно записать так:

Если основания взято меньше, чем требуется для полной нейтрализации серной кислоты, то при упаривании будут выпадать кристаллы кислой соли:

Диссоциацию кислой соли можно выразить уравнением:

Анион кислой соли подвергается вторичной диссоциации как слабый электролит:

Кислые соли образуются многоосновными кислотами. Одноосновные кислоты кислых солей не образуют.

Основные соли можно представить как продукт неполного замещения гидроксогрупп основания на кислотные остатки:

Диссоциацию основной соли можно выразить уравнением

Катион основной соли в незначительной степени подвергается дальнейшей диссоциации:

Двойные соли состоят из ионов двух разных металлов и кислотного остатка. Например, КАl(SO4)2, (NН4)2Fe(SO4)2. Диссоциацию таких солей можно выразить уравнениями:

Двойные соли диссоциируют на ионы металлов и кислотного остатка.

В состав комплексных солей входят сложные (комплексные) ионы (в формулах они заключаются в квадратные скобки), которые и отщепляются при диссоциации:

В свою очередь сложные (комплексные) ионы в очень малой степени подвергаются дальнейшей диссоциации:

Таким образом, комплексные соли при диссоциации сначала отщепляют комплексные ионы, которые затем подвергаются вторичной диссоциации как слабые электролиты.

Наиболее распространены международные названия солей. Они состоят из двух слов: название аниона в именительном падеже и катиона в родительном. Число анионов и катионов, как правило, не указывается. Но если один и тот же металл проявляет различную степень окисления, то ее указывают в скобках римской цифрой. Например, КNO3 — нитрат калия, FeSO4 — сульфат железа (II), Fe2(SO4)3 — сульфат железа (III), NaС1 — хлорид натрия.

Названия кислых солей образуются добавлением к аниону приставки гидро-, а если необходимо, то с соответствующими числительными: NаНSO4 — гидросульфат натрия; КН2PO4 — дигидрофосфат калия. Названия основных солей образуют, добавляя к наименованию аниона соответствующей средней соли приставки “гидроксо”: Аl(ОН)SO4 — гидроксосульфат алюминия, А1(ОН)2Cl — дигидроксохлорид алюминия.

Гидролиз солей. Реакция чистой воды является нейтральной (рН = 7). Водные растворы кислот и оснований имеют соответственно кислую (рН < 7) и щелочную (рН > 7) реакцию. Практика, однако, показывает, что не только кислоты и основания, но и соли могут иметь щелочную или кислую реакцию — причиной этого является гидролиз солей.

Взаимодействие солей с водой, в результате которого образуются кислота (или кислая соль) и основание (или основная соль), называется гидролизом солей.

Причиной гидролиза является электролитическая диссоциация соответствующих солей и воды. Вода незначительно диссоциирует на ионы Н+ и ОН- , но в процессе гидролиза один или оба из этих ионов могут связываться ионами, образующимися при диссоциации соли, в малодиссоциированные, летучие или труднорастворимые вещества. Рассмотрим гидролиз солей следующих основных типов:

1. Соли сильного основания и сильной кислоты, при растворении в воде (например, NaCI, CaCl2, К2SO4) не гидролизуются, и раствор соли имеет нейтральную реакцию.

2. Соли сильного основания и слабой кислоты, например КСlO, Na2CO3, СН3СООNа, NaCN, Na2S, К2SiO3. Запишем уравнение гидролиза ацетата натрия:

В результате реакции образовался слабый электролит — уксусная кислота. В ионном виде этот процесс можно записать так:

Следовательно, раствор СН3СООNа будет проявлять щелочную реакцию.

При растворении солей многоосновных кислот гидролиз протекает ступенчато, например:

или в ионной форме

Этот процесс отражает гидролиз Na2S по первой ступени. Чтобы гидролиз прошел полностью, как правило, увеличивают температуру процесса:

Таким образом, при растворении в воде соли сильного основания и слабой кислоты раствор приобретает щелочную реакцию вследствие гидролиза.

3. Соли слабого основания и сильной кислоты, например Аl2(SO4)3, FeCl2, CuBr2, NH4Cl.

Рассмотрим гидролиз хлорида железа (II):

В ионном виде этот процесс можно записать так:

По второй ступени гидролиз протекает следующим образом:

Из приведенных реакций ясно, что в результате гидролиза солей слабого основания и сильной кислоты раствор приобретает кислую реакцию.

4. Соли слабого основания и слабой кислоты, например Al2S3, Сr2S3, СНзСООNН4, (NH4)CO3. При растворении в воде таких солей образуются малодиссоциирующие кислота и основание:

или в ионном виде:

Реакция среды в растворах подобных солей зависит от относительной силы кислоты и основания. Другими словами, водные растворы таких солей могут иметь нейтральную, кислую или щелочную реакцию в зависимости от констант диссоциации образующихся кислот и оснований.

Так, при гидролизе СН3СООNН4 реакция раствора будет слабощелочной, поскольку константа диссоциации гидроксида аммония (К = 6,3× 10- 5) больше константы диссоциации уксусной кислоты (К = 1,75× 10- 5).

РАСТВОРЫ. РАСТВОРИМОСТЬ

Растворы - однородная многокомпонентная система, состоящая из растворителя, растворённых веществ и продуктов их взаимодействия.

По агрегатному состоянию растворы могут быть жидкими (морская вода), газообразными (воздух) или твёрдыми (многие сплавы металлов).

Размеры частиц в истинных растворах - менее 10-9 м (порядка размеров молекул).

 Ненасыщенные, насыщенные и перенасыщенные растворы

Если молекулярные или ионные частицы, распределённые в жидком растворе присутствуют в нём в таком количестве, что при данных условиях не происходит дальнейшего растворения вещества, раствор называется насыщенным. (Например, если поместить 50 г NaCl в 100 г H2O, то при 20ºC растворится только 36 г соли).

Насыщенным называется раствор, который находится в динамическом равновесии с избытком растворённого вещества.

Поместив в 100 г воды при 20ºC меньше 36 г NaCl мы получим ненасыщенный раствор.

При нагревании смеси соли с водой до 100C произойдёт растворение 39,8 г NaCl в 100 г воды. Если теперь удалить из раствора нерастворившуюся соль, а раствор осторожно охладить до 20ºC, избыточное количество соли не всегда выпадает в осадок. В этом случае мы имеем дело с перенасыщенным раствором. Перенасыщенные растворы очень неустойчивы. Помешивание, встряхивание, добавление крупинок соли может вызвать кристаллизацию избытка соли и переход в насыщенное устойчивое состояние.

Ненасыщенный раствор - раствор, содержащий меньше вещества, чем в насыщенном.

Перенасыщенный раствор - раствор, содержащий больше вещества, чем в насыщенном.

Растворение как физико-химический процесс

Растворы образуются при взаимодействии растворителя и растворённого вещества. Процесс взаимодействия растворителя и растворённого вещества называется сольватацией (если растворителем является вода - гидратацией).

Растворение протекает с образованием различных по форме и прочности продуктов - гидратов. При этом участвуют силы как физической, так и химической природы. Процесс растворения вследствие такого рода взаимодействий компонентов сопровождается различными тепловыми явлениями.

Энергетической характеристикой растворения является теплота образования раствора, рассматриваемая как алгебраическая сумма тепловых эффектов всех эндо- и экзотермических стадий процесса. Наиболее значительными среди них являются:

– поглощающие тепло процессы - разрушение кристаллической решётки, разрывы химических связей в молекулах;

– выделяющие тепло процессы - образование продуктов взаимодействия растворённого вещества с растворителем (гидраты) и др.

Если энергия разрушения кристаллической решетки меньше энергии гидратации растворённого вещества, то растворение идёт с выделением теплоты (наблюдается разогревание). Так, растворение NaOH – экзотермический процесс: на разрушение кристаллической решётки тратится 884 кДж/моль, а при образовании гидратированных ионов Na+ и OH- выделяется соответственно 422 и 510 кДж/моль.

Если энергия кристаллической решётки больше энергии гидратации, то растворение протекает с поглощением теплоты (при приготовлении водного раствора NH4NO3 наблюдается понижение температуры).

Растворимость

Предельная растворимость многих веществ в воде (или в других растворителях) представляет собой постоянную величину, соответствующую концентрации насыщенного раствора при данной температуре. Она является качественной характеристикой растворимости и приводится в справочниках в граммах на 100 г растворителя (при определённых условиях).

Растворимость зависит от природы растворяемого вещества и растворителя, температуры и давления.

Природа растворяемого вещества. Кристаллические вещества подразделяются на:

P - хорошо растворимые (более 1,0 г на 100 г воды);

M - малорастворимые (0,1 г - 1,0 г на 100 г воды);

Н - нерастворимые (менее 0,1 г на 100 г воды).

(Смотри таблицу растворимости)

Природа растворителя. При образовании раствора связи между частицами каждого из компонентов заменяются связями между частицами разных компонентов. Чтобы новые связи могли образоваться, компоненты раствора должны иметь однотипные связи, т.е. быть одной природы. Поэтому ионные вещества растворяются в полярных растворителях и плохо в неполярных, а молекулярные вещества - наоборот.

Влияние температуры. Если растворение вещества является экзотермическим процессом, то с повышением температуры его растворимость уменьшается (Например,Ca(OH)2 в воде) и наоборот. Для большинства солей характерно увеличение растворимости при нагревании.

Практически все газы растворяются с выделением тепла. Растворимость газов в жидкостях с повышением температуры уменьшается, а с понижением увеличивается.

Влияние давления. С повышением давления растворимость газов в жидкостях увеличивается, а с понижением уменьшается.

Знать: окислительно-восстановительные реакции, окислитель, восстановитель, электронный баланс, основные окислители и восстановители

Уметь: различать ОВР и реакции без изменения степени окисления; расставлять коэффициенты в ОВР, пользуясь методом электронного баланса.

Существуют реакции, в ходе которых степень окисления элементов не изменяется:
Реакции соединения
SO2 + Na2O = Na2SO3
Реакции разложения
Cu(OH)2 = CuO + H2O
Реакции обмена
AgNO3 + KCl = AgCl + KNO3
NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O

А также реакции, в которых происходит изменение степеней окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих соединений:
2Mg0 + O20=2Mg+2O-2
2KCl+5O3-2= 2KCl-1 + 3O20
2KI-1 + Cl20 = 2KCl-1 + I20 
Такие реакции называются окислительно - восстановительными.

В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов называетсяокислением. При окислении степень окисления повышается, атомы, молекулы или ионы являются восстановителями:
H20 - 2e = 2H+
S-2 - 2e = S0 
Al0 - 3e =Al+3
Fe+2 - e = Fe+3
2Br - - 2e = Br20

Процесс присоединения электронов - восстановление. При восстановлении степень окисления понижается, атомы, молекулы или ионы - окислители:
Mn+4 + 2e = Mn+2 
S0 + 2e = S-2 
Cr+6 +3e = Cr+3 
Cl20 +2e = 2Cl- 
O20 + 4e = 2O-2

Соединения, содержащие атомы элементов с максимальной степенью окисления, могут быть только окислителями за счет этих атомов, т.к. они уже отдали все свои валентные электроны и способны только принимать электроны (например, HNO3 за счет атома N+5, K2Cr2O7 - за счет атома Cr+6, KMnO4 - за счет атома Mn+7). К ним относятся F2, Cl2, O2, KClO3, H2SO4, HNO3, KMnO4, MnO2, K2Cr2O7, PbO2 и др. Максимальная степень окисления атома элемента равна номеру группы в периодической таблице, к которой относится данный элемент.

Соединения, содержащие атомы элементов с минимальной степенью окисления могут служить только восстановителями, поскольку они способны лишь отдавать электроны, потому, что внешний энергетический уровень у таких атомов завершен восемью электронами (например, NH3 - восстановитель за счет атома N−3, H2S - за счет атома S−2, KI за счет атома I−1). Минимальная степень окисления у атомов металлов равна 0, для неметаллов - (n–8) (где n- номер группы в периодической системе). Типичными (сильными) восстановителями являются H2, C (графит), Zn, Al, Ca, KI, HCl (конц.), H2S, CO и др.

Соединения, содержащие атомы элементов с промежуточной степенью окисления, могут быть и окислителями и восстановителями, в зависимости от партнера, с которым взаимодействуют и от условий реакции. К таким веществам принадлежат KNO2, H2O2, SO2, Nа2SO3 и др.

Окислительно-восстановительные свойства веществ связаны с положением элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева. Простые вещества - неметаллы обладают большими окислительными свойствами, а металлы - большими восстановительными свойствами (O2, Cl2 - окислители, Na, Ba, Al, Zn - восстановители).

В каждой группе Периодической системы элемент с более высоким порядковым номером обладает более ярко выраженными восстановительными свойствами в своей группе, а элемент с меньшим порядковым номером - более сильными окислительными свойствами. Так, кальций Ca - более сильный восстановитель, чем магний Mg, а молекулярный хлор Cl2 - более сильный окислитель, чем иод I2.

Основные окислители и восстановители

• Химия 
• Химики 
• Химические вещества 
• Законы и уравнения 
• История 
• Общества 
• Организации 
• Химические реакции 

Химия - Этимологический список химических элементов

01 марта 2011

ИОННЫЕ РЕАКЦИИ. ГИДРОЛИЗ

Ионные реакции в растворе

Реакции ионного обмена - это реакции между ионами, образовавшимися в результате диссоциации электролитов.

Правила составления ионных уравнений реакций

1. Нерастворимые в воде соединения (простые вещества, оксиды, некоторые кислоты, основания и соли) не диссоциируют.
2. В реакциях используют растворы веществ, поэтому даже малорастворимые вещества находятся в растворах в виде ионов.
3. Если малорастворимое вещество образуется в результате реакции, то при записи ионного уравнения его считают нерастворимым.
4. Сумма электрических зарядов ионов в левой и в правой части уравнения должна быть одинаковой.

Порядок составления ионных уравнений реакции

1. Записывают молекулярное уравнение реакции

MgCl2 + 2AgNO3  2AgCl + Mg(NO3)2

2. Определяют растворимость каждого из веществ с помощью таблицы растворимости

3. Записывают уравнения диссоциации растворимых в воде исходных веществ и продуктов реакции:

MgCl2  Mg2+ + 2Cl-

AgNO3  Ag+ + NO3-

Mg(NO3)2  Mg2+ + 2NO3-

4. Записывают полное ионное уравнение реакции

Mg2+ + 2Cl- + 2Ag+ + 2NO3-  2AgCl + Mg2+ + 2NO3-

5. Составляют сокращенное ионное уравнение, сокращая одинаковые ионы с обеих сторон:

Mg2+ + 2Cl- + 2Ag+ + 2NO3-  2AgCl + Mg2+ + 2NO3-

Ag+ + Cl-  AgCl

Условия необратимости реакций ионного обмена

1. Если образуется осадок () (смотри таблицу растворимости)

Pb(NO3)2 + 2KI  PbI2 + 2KNO3

Pb2+ + 2I-  PbI2

2. Если выделяется газ (

Na2CO3 + H2SO4  Na2SO4 + H2O + CO2

CO32- + 2H+  H2O + CO2

3. Если образуется малодиссоциированное вещество (H2O)

Ca(OH)2 + 2HNO3  Ca(NO3)2 + 2H2O

H+ + OH- H2O

4. Если образуются комплексные соединения (малодиссоциированные комплексные ионы)

CuSO4 • 5H2O + 4NH3  [Cu(NH3)4]SO4 + 5H2O

Cu2+ + 4NH3  [Cu(NH3)4]2+

В тех случаях, когда нет ионов, которые могут связываться между собой с образованием осадка, газа, малодиссоциированных соединений (H2O) или комплексных ионов реакции обмена обратимы .

Растворимость солей, кислот и оснований в воде

Таблица. Таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде

P - растворимое ( >1 г в 100 г воды);

M - малорастворимое (0,001 г - 1г в 100 г воды);

H - нерастворимое (< 0,001 г в 100 г воды);

– - разлагается водой или не существует.

Ионное произведение воды

Вода является слабым электролитом и в незначительной степени диссоциирует на ионы по реакции:

H2O  H+ + OH-

K = ([H+][OH-]) / [H2O] = 1,8 • 10-16 (при 22С)

В знаменателе дроби - концентрация недиссоциированных молекул воды, которую можно считать постоянной и определить в 1 л, приняв массу 1 л воды за 1000 г.

[H2O] = 1000 / 18 = 55,56 молей

Тогда

K = ([H+][OH-]) / 55,56 = 1,8 • 10-16

или  ([H+][OH -] = 1 • 10-14  (ионное произведение воды)

pH раствора

Величина pH используется для характеристики кислотности раствора. Если концентрация ионов водорода равна [H+], то

 pH = -lg [H+]

В чистой воде

[H+] = [OH-] = 10-7

В кислых растворах

[H+] > [OH-] и pH < 7

например, в 10-3 М растворе HCl

pH = 3

В щелочных растворах

[H+] < [OH-] и pH > 7

например, в 10-2 М растворе NaOH

pOH = -lg2 • 10-2 = 2 - lg2 = 1,7

pH = 14 - pOH = 14 - 1,7 = 12,3

Таблица. Изменение окраски кислотно-основных индикаторов в зависимости от pH раствора

Для более точного определения значения pH растворов используют сложную смесь нескольких индикаторов, нанесенную на фильтровальную бумагу (так называемый "Универсальный индикатор Кольтгоффа"). Полоску индикаторной бумаги обмакивают в исследуемый раствор, кладут на белую непромокаемую подложку и быстро сравнивают окраску полоски с эталонной шкалой для pH:

Определение гидролиза

Гидролиз - это химическая реакция ионного обмена между водой и растворённым в ней веществом с образованием слабого электролита. (В общем случае обменное взаимодействие растворённого вещества с растворителем носит название - сольволиз).

В большинстве случаев гидролиз сопровождается изменением pH раствора.

Большинство реакций гидролиза - обратимы:

Pb(NO3)2 + H2O  Pb(OH)(NO3) + HNO3

Na2HPO4 + H2O  NaH2PO4 + NaOH

Некоторые реакции гидролиза протекают необратимо:

Al2S3 + 6H2O  2Al(OH)3 + 3H2S

Причиной гидролиза является взаимодействие ионов соли с молекулами воды из гидратной оболочки с образованием малодиссоциированных соединений или ионов.

Способность солей подвергаться гидролизу зависит от двух факторов:

1. свойств ионов, образующих соль;
2. внешних факторов.

Отсутствие гидролиза в растворах

Соли, образованные катионом сильного основания и анионом сильной кислоты (например, LiBr, K2SO4, NaClO4, BaCl , Ca(NO3)2 и др.) гидролизу не подвергаются, т.к. ни катион, ни анион соли не могут при взаимодействии с водой образовать молекулы слабых электролитов. Водные растворы таких солей имеют нейтральную реакцию среды (pH = 7). Практически не гидролизуются также и труднорастворимые соли (CaCO3, Mg3(PO4)2 и др.) из-за очень низкой концентрации ионов в водных растворах этих солей.

Гидролиз по катиону

Соли слабого основания и сильной кислоты гидролизуются по катиону:

NH4Cl + H2O  NH4OH + HCl

В ионной форме:

NH4+ + H2O  NH4OH + H+

Гидролиз солей, образованных многовалентным катионом протекает ступенчато, через стадии образования основных солей:

1 ступень:

Al(NO3)3 + H2O  Al(OH)(NO3)2 + HNO3

Al3+ + H2O  [Al(OH)]2+ + H+

2 ступень:

Al(OH)(NO3)2 + H2O  Al(OH)2(NO3) + HNO3

[Al(OH)]2+ + H2O  [Al(OH)2]+ + H+

3 ступень:

Al(OH)2(NO3) + H2O  Al(OH)3 + HNO3

[Al(OH)2]+ + H2O  Al(OH)3 + H+

Гидролиз протекает достаточно сильно по первой ступени, слабо - по второй ступени и совсем слабо - по третьей ступени (ввиду накопления ионов водорода, процесс смещается в сторону исходных веществ). Более полному гидролизу способствует разбавление раствора и повышение температуры. (В этом случае можно учитывать гидролиз и по третьей ступени.)

При гидролизе по катиону реакция раствора кислая pH < 7.

Гидролиз по аниону

Соли, образованные сильным основанием и слабой (ассоциированной) кислотой гидролизуются по аниону:

CH3COOK + H2O  CH3COOH + KOH

В ионной форме:

CH3COO- + H2O  CH3COOH +OH-

Соли многоосновных кислот гидролизуются ступенчато (с образованием кислых солей):

1 ступень:

K2CO3 + H2O  KHCO3 + KOH

CO2-3 + H2O  HCO3- + OH-

2 ступень:

KHCO3 + H2O  H2CO3+ KOH

   HCO3- + H2O  H2CO3 + OH-

Первая ступень гидролиза протекает достаточно сильно, а вторая - слабо, о чём свидетельствует pH раствора карбоната и гидрокарбоната калия. (Лишь при сильном разбавлении и нагревании следует учитывать гидролиз образующейся кислой соли). Поскольку при взаимодействии с водой анионов слабых кислот образуются ионы OH-, водные растворы таких солей имеют щелочную реакцию (pH > 7).

Гидролиз по катиону и аниону

Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуются и по катиону и по аниону:

CH3COONH4 + H2O  CH3COOH + NH4OH

или в ионной форме:

CH3COO- + NH4+ + H2O  CH3COOH + NH4OH

Гидролиз таких солей протекает очень сильно, поскольку в результате его образуются и слабое основание, и слабая кислота.

Реакция среды в этом случае зависит от сравнительной силы основания и кислоты, т.е. от их констант диссоциации (KD).

Если  KD(основания)  > KD(кислоты) , то pH > 7;

если KD(основания) < KD(кислоты), то pH < 7.

В случае гидролиза CH3COONH4:

KD(NH4OH) = 6,3 • 10-5; KD(CH3COOH)=1,8 • 10-5

поэтому реакция водного раствора этой соли будет слабощелочной, почти нейтральной (pH = 7–8).

Если основание и кислота, образующие соль, являются не только слабыми электролитами, но и малорастворимы или неустойчивы и разлагаются с образованием летучих продуктов, то в этом случае гидролиз соли протекает необратимо:

Al2S3 + 6H2O  2Al(OH)3 + 3H2S

Поэтому сульфид алюминия не может существовать в виде водных растворов, может быть получен только "сухим способом", например, из элементов при высокой температуре:

2Al + 3S  –t Al2S3

и должен храниться в герметических сосудах, исключающих попадание влаги.

Реакции обмена, сопровождаемые гидролизом

К числу таких реакций относятся взаимодействия солей двухвалентных катионов (кроме Ca2+, Sr2+, Ba2+) с водными растворами карбонатов натрия или калия, сопровождающиеся образованием осадков менее растворимых основных карбонатов

2Cu(NO3)2 + 2Na2CO3 + H2O  Cu2(OH)2CO3 + 4NaNO3 + CO2

А также реакции взаимодействия солей Al3+, Cr3+ и Fe3+ (*При взаимодействии водных растворов солей трёхвалентного железа с сульфидами щелочных металлов протекает окислительно-восстановительная реакция: 2Fe3+ + S2-  2Fe2+ + S0) с водными растворами карбонатов и сульфидов щелочных металлов:

2AlCl + 3Na2CO3 + 3H2O  2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCl

Cr2(SO4)3 + 3Na2S + 6H2O  2Cr(OH)3 + 3H2S + 3Na2SO4

Количественные характеристики реакции гидролиза

Степень гидролиза (гидр.) - отношение числа гидролизованных молекул к общему числу растворённых молекул (выражается в процентах):

гидр. = ([C]гидр. / [C]раств.) • 100%

Степень гидролиза зависит от химической природы образующейся при гидролизе кислоты (основания) и будет тем больше, чем слабее кислота (основание) (в определённых равных условиях).

Метапредметные результаты через УУД на уроке химии.

Автор – Бадмаева Э.Ж., учитель химии МБОУ «Дыренская СОШ»

Основа стандартов нового поколения - системно-деятельностный подход.

Задача современной школы - формирование и развитие у школьников таких качеств личности, которые позволили бы им самостоятельно конструировать свое знание и активно использовать его для решения проблем, постоянно возникающих в реальных жизненных ситуациях.

Принципиальное отличие ФГОС - усиление их ориентации на результаты образования –личностные метапредметные и предметные.

Личностные - сформировавшиеся в образовательном процессе мотивы деятельности, система ценностных отношений учащихся – в частности, к себе, другим участникам образовательного процесса, самому образовательному процессу, объектам познания, результатам образовательной деятельности и т.д.

Метапредметные - освоенные обучающимися на базе нескольких или всех учебных предметов обобщенные способы деятельности, применимые как в рамках образовательного процесса, так и в реальных жизненных ситуациях.

Предметные - выражаются в усвоении обучаемыми конкретных элементов социального опыта, изучаемого в рамках отдельных учебных предметов.

Термин «универсальные учебные действия» означает:

• в широком значении – умение учиться, т.е. способность субъекта к саморазвитию и самосовершенствованию путем сознательного и активного присвоения нового социального опыта
• в собственно психологическом значении – совокупность обобщенных способов действий учащегося, обеспечивающих его способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая организацию этого процесса.

УУД лежат в основе организации и регуляции любой деятельности учащегося, формируются в контексте разных учебных предметов.

УУД:

1. ЛИЧНОСТНЫЕ
2. РЕГУЛЯТИВНЫЕ
3. КОММУНИКАТИВНЫЕ
4. ПОЗНАВАТЕЛЬНЫЕ

Личностные УУД обеспечивают:

• ценностно-смысловую ориентацию учащихся
• умение соотносить поступки и события с принятыми этическими принципами
• знание моральных норм и умение выделить нравственный аспект поведения
• самоопределение и ориентацию в социальных ролях и межличностных отношениях

Формирование личностных УУД можно рассматривать как основное содержаниеличностных результатов, определяемых ФГОС.

Регулятивные УУД обеспечивают:

• обеспечивают организацию учащимися своей учебной деятельности:
• целеполагание
• планирование
• прогнозирование
• контроль
• коррекцию
• оценка
• саморегуляция.

Коммуникативные УУД обеспечивают:

• социальную компетентность и сознательную ориентацию учащихся на позиции других людей
• умение слушать и вступать в диалог, участвовать в коллективном обсуждении проблем, интегрироваться в группу сверстников и строить продуктивное взаимодействие и сотрудничество со сверстниками и взрослыми.

Познавательные подразделяют на:

Общеучебные включая, знаково-символические

Логические

Действия постановки и решения проблем

Общеучебные

• самостоятельное выделение необходимой информации;

• применение методов информационного поиска, в том числе с помощью компьютерных средств;

• структурирование знаний;

- логические

• анализ объектов с целью выявления признаков;
• синтез
• построение логической цепи рассуждений;

• доказательство

• выдвижение гипотез и их обоснование, постановка и решение проблемы

-действие постановки и решения проблем

Формулирование проблемы, самостоятельное создание алгоритма при решении проблем творческого и поискового характера.

Формирование регулятивных, коммуникативных и познавательных УУД в своей совокупности рассматривается как основное содержание метапредметных результатов образования, обозначенных ФГОС.

Регулятивные УУД

-воспитание российской гражданской идентичности, патриотизма, любви и уважения к Отечеству, чувства гордости за свою Родину, за российскую науку. Учитель может отработать личностные УУД , уделяя время на уроке сообщениям обучающихся о биографии ученых их заслугах, о нелегком пути открытия; мы рассматриваем личность, черты характера, которые позволили совершить это открытие, создаем портрет целеустремленного, волевого, упорного человека, на которого стоит равняться.

-Воспитание целеустремленности, трудолюбия, самостоятельности в приобретении новых знаний и умений, формирование навыков самоконтроля и самооценки, добросовестного отношения к учению, умения управлять своей познавательной деятельностью.

Прием «Корректор»

При расстановке коэффициентов в следующих записях допущены ошибки. Исправьте их цветным карандашом (это может быть текст с ошибками).

А) 4HgO = 4Hg + 2O2

Б) 2Al(OH)3 = Al2O3 + 6H2O

В) SO2 + 2O2 = 2SO3

Умения управлять своей познавательной деятельностью

Прием «Письмо»

Самостоятельно записать то, на чем акцентировал внимание учитель на уроке, домашнее задание, в виде сообщения, которое надо подготовить в форме эссе, страницы из дневника лаборанта или ученого, составить синквейн

Самостоятельность в приобретении новых знаний и умений

Прием «Черный ящик»

Американец Чарльз Гудьир случайно открыл рецепт изготовления этого материала, он не размягчается в жару и не становится хрупким на морозе, как каучук. Ученый по ошибке нагрел смесь каучука и серы на кухонной плите. Этот процесс получил название вулканизация. Принесите «отгадку» на следующий урок. Учитель формирует из принесенного коллекцию.

Самостоятельность в приобретении новых знаний и умений +

воспитание уважения и принятия достижений химии (значимость и практическое применение химических знаний и достижений химической науки в быту, технике, медицине) домашний эксперимент или мысленный эксперимент

Позволяет не только устанавливать новые факты, но и делать выводы обобщающего характера.

формирование умений целеполагания, планирования своей деятельности, нахождения алгоритма решения, выдвижения гипотез, оформления, проверки и оценивания конечного результата, корректировки, самостоятельной работы с информацией для выполнения конкретного задания

А) определение темы урока, формирование умений целеполагания

Прием «Кот в мешке»

- в 1964 г. рухнуло одно из самых высотных сооружений в мире – 400-метровая антенная мачта в Гренландии, причиной стал этот процесс.

-Из-за этого процесса повреждаются нефтепроводы, в реки и на грунт выливается нефть.

-в переводе с латинского это понятие звучит как «разъедание»

- Эйфелева башня неизлечимо больна, диагноз – тема нашего урока, и только постоянная химиотерапия помогает бороться с этим смертельным недугом: Её красили 18 раз, отчего её масса 9000 т каждый раз увеличивается на 70 т.

-это злейший враг металлургии, до 20% производимого железа за год «теряется»,

виной процесс-……

Если вы еще не догадались, прием «Визуализация информации» (картинки объектов со следами коррозии на слайде)

Тема нашего урока (обучающиеся формулируют самостоятельно): “Коррозия металлов”.

Этап целеполагания

Анализ фактов показывает что, коррозия носит разрушительный характер.

Гипотеза: если мы избавимся от коррозии, сохраним металлы.

Учитель: Какие знания нам нужны?

Актуализация знаний

Прием «таблица З-Х-У»

знаю

На основании заполненной таблицы обучающиеся формулируют цели и задачи урока, планируют деятельность на урок

Прием «Загадка»

Этот металл

На Землю метеоритом упал,

Из руды его человек получает,

В сталь и чугун превращает.

Отгадка - выход на тему урока, что же будем изучать исходя из загадки: строение атома и свойства простого вещества (1 строчка), нахождение в природе (2-3),

применение (4), ну а учитель добавляет и химические свойства, оформление прием «Кластер» на основании, которого обучающиеся планируют деятельность на урок

Б) самостоятельной работы с информацией для выполнения конкретного задания

Прием «Вставь пропущенное слово»

Полисахариды - это ___________,которые гидролизуются с образованием множества молекул ________ . Например, _______ выполняет запасающую функцию у растений, накапливаясь в зернах и ________ . Чтобы обнаружить _______ , хватает одной капли раствора йода, цвет тут же станет _________ . А полисахарид________ человек вообще не способен переваривать, на это способны лишь ___________, зато он прекрасно выводит шлаки из организма человека, называют его еще- клетчатка и содержится он в овощах и ___________ .

Прием «Сводная таблица»

Линия сравнения

Сделайте вывод, как изменяются свойства элементов.

Познавательные УУД сделать обобщения, установить причинно-следственные связи, сформулировать выводы, достроить недостающие компоненты, выбрать основания и критерии для сравнения и классификации объектов, отрабатываются в связке с регулятивными УУД.

Смысловое чтение.

Ситуационная задача – задание, помещенное в жизненный контекст и содержащее личностно-значимый вопрос, который помогает ученику убедиться в необходимости данного знания

Коммуникативные УУД

составить рассказ, дать обоснованный аргументированный ответ, в том числе в письменной форме

используя иллюстрации, составьте рассказ «Применение кислорода»

прием «Публичный отчет», отчет результатов работы в группах

прием «Корзина вопросов», на стадии осмысления изученного, обучающиеся задают вопросы противоположной команде по теме урока, те в свою очередь задают им вопрос. Так формируем критическое мышление, умение задавать вопросы, слушать и быть услышанным.

Метапредметные результаты это совместный труд всего учительского коллектива, и как мы сообща поработаем, будет зависеть успешность наших учеников и на экзаменах и по жизни в целом.

Проектирование современного урока химии в контексте требований ФГОС

Автор – Бадмаева Э.Ж., учитель химии

Урок — целостная, логически законченная часть образовательного пространства, ограниченная определенными рамками времени, в которой представлены все основные элементы учебно-воспитательного процесса: содержание, средства, методы, организационные моменты.От умения учителя правильно определить каждый из этих компонентов и их рационального сочетания зависит результативность урока. При проектировании современного урока по ФГОС необходим технологический подход.  Технологические карты — это методический инструментарий, обеспечивающий учителю качественное преподавание нового учебного курса путём перехода от планирования урока к проектированию изучения темы. В технологических картах определены задачи, планируемые результаты (личностные и метапредметные), указаны возможные межпредметные связи, предложен алгоритм прохождения темы и диагностические работы (промежуточные и итоговые) для определения уровня освоения темы учащимися. Обучение с использованием технологической карты позволяет организовать эффективный учебный процесс, обеспечить достижение предметных, метапредметных и личностных результатов (универсальных учебных действий) в соответствии с требованиями ФГОС второго поколения.

Требования к современному уроку:

•    хорошо организованный урок  в хорошо оборудованном кабинете должен иметь хорошее начало и хорошее окончание;

•    учитель должен спланировать свою деятельность и деятельность учащихся, четко сформулировать тему, цель, задачи урока;

•    урок должен быть проблемным и развивающим: учитель сам нацеливается на сотрудничество с учениками и умеет направлять учеников на сотрудничество с учителем и одноклассниками;

•     учитель организует проблемные и поисковые ситуации, активизирует деятельность учащихся;

•    вывод делают сами учащиеся;

•    минимум репродукции и максимум творчества и сотворчества;

•    времясбережение и здоровьесбережение;

•    в центре внимания урока - дети;

•    учет уровня и возможностей учащихся, в котором учтены  такие аспекты, как профиль класса, стремление учащихся, настроение детей;

•     умение демонстрировать методическое искусство учителя;

•    планирование обратной связи;

•     урок должен быть добрым.

Основная дидактическая структура урока отображается в  технологической карте. Она имеет как статичные элементы, которые не изменяются в зависимости от типов урока, так и динамические, которым свойственна более гибкая структура.

Правила на каждый день, которые помогут учителю:

- Я не источник знаний на уроке – я организатор урока и помощник ребят;

- Ребёнок должен знать, зачем ему это, т.е. цели занятия обязательно формулируем на уроке вместе с ребятами, и эти цели находятся в сфере интересов ребёнка;

- Исключаем из своего лексикона слова «неверно», «неправильно» и т.д. Вместо этого, можно обращаться: «А как вы думаете…», «Я думаю, что…, но может, я ошибаюсь…»;

- Никаких монологов на уроке! Только диалог, живой, в котором участвуют все.

Что главное в уроке?

Самое главное –эмоциональный настрой урока. Стратегия учителя:

- Я умею управлять своими эмоциями и учу этому детей.

- Если после моего урока у ребёнка не осталось никаких вопросов, ему не о чем поговорить с товарищами или со мной, ничего не хочется рассказать тем, кто не был с ним на уроке – значит, даже если урок и был хорош с моей точки зрения, то у ребенка он не оставил следа.

Какие основные моменты следует учитывать учителю при подготовке к современному уроку в соответствии с требованиями ФГОС?

Учебно-воспитательный процесс начинается с урока и им же заканчивается. Урок был и остается основным элементом образовательного процесса, но в условиях ФГОС ООО, на мой взгляд, существенно меняется его функция, форма организации. Урок должен подчиняться не сообщению и проверке знаний (хотя и такие уроки нужны), а выявлению опыта учеников по отношению к излагаемому содержанию. Для этого необходимо:

• создать атмосферу заинтересованности каждого ученика в работе класса;
• стимулировать учащихся к высказываниям, использованию различных способов выполнения заданий без боязни ошибиться, получить неправильный ответ и т. д.
• использовать в ходе урока дидактические материалы, позволяющие ученику выбирать наиболее значимые для него вид и форму учебного содержания;
• оценивать деятельность ученика не только по конечному результату (правильно - неправильно), но и по процессу его достижения;
• поощрять стремления ученика находить свой способ работы (решение задачи), анализировать способы работы других учеников, выбирать и осваивать наиболее рациональные;
• создавать педагогические ситуации общения на уроке, позволяющие каждому ученику проявлять инициативу, самостоятельность, избирательность в способах работы; создавать обстановку для естественного выражения ученика.

Цель современного урока –формирование и развитие личности с использованием всех компонентов образования.

Учитель призван осуществлять скрытое управление процессом обучения, быть вдохновителем учащихся. Актуальность приобретают слова Уильяма Уорда:«Посредственный учитель излагает. Хороший учитель объясняет. Выдающийся учитель показывает. Великий учитель вдохновляет».

Какие основные моменты следует учитывать учителю при подготовке к современному уроку в соответствии с требованиями ФГОС?

Прежде всего необходимо рассмотреть этапы конструирования урока:

1. Определение темы учебного материала.
2. Определение дидактической цели темы.
3. Определение типа урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний; закрепления новых знаний; комплексного применения знаний, умений и навыков; обобщения и систематизации знаний; проверки, оценки и коррекции знаний, умений и навыков учащихся.
4. Продумывание структуры урока.
5. Обеспеченность урока (таблица).
6. Отбор содержания учебного материала.
7. Выбор методов обучения.
8. Выбор форм организации педагогической деятельности
9. Оценка знаний, умений и навыков.
10. Рефлексия урока.

Структура современного урока

Структура современного урока – это последовательность отдельных этапов урока, их логическое взаиморасположение, а также взаимосвязь этапов урока и варианты их взаимодействия между собой, возникающие в процессе обучения. Важным аспектом деятельности учителя химии в условиях введения ФГОС ОО остаются подготовка и проведение как демонстрационного эксперимента по химии, так и «практикума» для обучающихся (лабораторные и практические работы). Следует отметить, что виртуальный эксперимент, в любом случае, не может являться альтернативой реально проведенному эксперименту. Использование электронных образовательных ресурсов (далее ЭОР) является логическим дополнением к практической части (или иллюстрацией в случае опасного опыта). Анализируя учебно-методические комплекты по химии, программы можно сделать вывод, что учебный химический эксперимент служит иллюстрацией химических процессов, явлений, а проблемно-исследовательский эксперимент задействован в незначительной степени. Таким образом, в условиях введения ФГОС с учетом необходимости достижения метапредметных результатов при организации химического эксперимента, в том числе и в малокомплектной школе, следует реализовывать:

 - проблемно-поисковый и проблемно-исследовательский эксперимент;

- домашний эксперимент в форме мини-проекта с обязательной фото (видео) фиксацией и ученическим описанием его хода, результатов;

- эксперимент, позволяющий использовать межпредметные связи;

- виртуальный эксперимент, как иллюстрация или «проблема» на этапе введения в новую тему;

 - работа с виртуальным экспериментов в рамках домашнего задания для закрепления ранее изученного материала или подготовки к выполнению практической работы;

- экскурсии в природу с использованием мини-исследовательских заданий (определение рН, взятие проб воды, воздуха, почвы и т.д.

«Стремление учиться заложено в самой природе человека – вот тезис, от которого необходимо отталкиваться, организуя обучение». (П. Щедровицкий)

Для достижения современных требований к результатам обучения химии необходимо применение заданий, в которых химическое содержание интегрировано с практикой. Опыт педагогической деятельности показывает, что для решения обозначенных задач целесообразно использовать методы и средства контекстного обучения. Сущность контекстного обучения определяется как организация такой деятельности, которая требует приобретения новых знаний и их последующего применения, объясняет и оправдывает усилия, затраченные на их усвоение. Одним из средств контекстного обучения, которые будут наиболее эффективны в условиях освоения требований ФГОС, являются контекстные задачи. Контекстная задача – это задача мотивационного характера, в условии которой описана конкретная жизненная ситуация, коррелирующая с имеющимся социокультурным опытом учащихся (известное, данное); требованием (неизвестным) задачи является анализ, осмысление и объяснение этой ситуации или выбор способа действия в ней, а результатом решения задачи является встреча с учебной проблемой и осознание ее личностной значимости. С помощью контекстных задач выявляются не только предметные знания и умения, но и их системность, и функциональность, самостоятельность и креативность мышления, другие личностные характеристики.

Примеры контекстных задач

8 класс

Молекулярные массы веществ

Задача 1.Установлено, что крапива увеличивает содержание гемоглобина и количество эритроцитов в крови. Поэтому она является хорошим “кровоочистительным” средством и чрезвычайно полезна при самых различных заболеваниях крови; используется также для лечения фурункулов, угрей, лишаев и других кожных заболеваний. Гемоглобин содержится в эритроцитах крови. Это красный пигмент (гем), содержащий железо, в сочетании с протеином. Когда кровь проходит через легкие, к атому железа гема C34H32O4N4Fe присоединяется кислород.

Задание. Вычислите относительную молекулярную массу гема. (Ответ: 616.)

Количество вещества. Молярный объем газа

Задача 1. Фосфид цинка Zn3P2 весьма ядовит и используется для борьбы с грызунами. Летальная доза для средней серой крысы составляет 20,56 мг, а для мыши -- 4,1 мг.

Вопрос: Какое количество мышей и крыс может погибнуть от 0,16 ммоль фосфида цинка? (Ответ: 10 мышей, 2 крысы.)

Задача 2.Для уничтожения микробов и бактерий можно использовать диоксид серы, его также применяют в качестве консервирующего средства при сушке чернослива и других фруктов.

Задание: Вычислите, какой объем займут 1,5 моль диоксида серы (н. у.). (Ответ:V(S02) = 33,6 л.)

Задача 3. В прошлом были частыми случаи отравления людей в угольных шахтах угарным газом. Поскольку оксид углерода(2) не имеет запаха, то опасность подступала незаметно. Шахтеры, спускаясь в шахты, брали с собой в качестве своеобразного индикатора канарейку в клетке: канарейки падают в обморок от присутствия в воздухе следов СО. Задание: Вычислите, какой объем (н. у.) займут 0,5 моль СО; 56 г СО.(Ответ:11,2л; 44,8л.)

Примеры заданий по работе с текстом

Текст 1. Важнейшие виды синтетического каучука

Вышерассмотренный бутадиеновый каучук (СКБ) бывает двух видов: стереорегулярный и нестереорегулярный. Но синтетическому каучуку никак не удавалось достать качества натурального полимера.

Причину этого удалось разгадать только в конце 40-х годов XX века. Дело оказалось в том, что в синтетическом каучуке элементарные звенья с цис-транс-конфигурацией расположены хаотически.

Оказалось, что природный полимер имеет цис-расположение заместителей в двойной связи в более чем 97% элементарных звеньев. Впервые удалось получить бутадиеновый каучук стереорегулярного строения в 1957 году группе советских ученых. По износоустойчивости и эластичности этот полимер превосходил натуральный и получил название дивинилового каучука.

Итак, стереорегулярный бутадиеновый каучук применяют главным образом в производстве шин (которые превосходят шины из натурального каучука по износостойкости), нестереорегулярный бутадиеновый каучук – для производства, например, кислото– и щелочестойкой резины, эбонита.

В настоящее время химическая промышленность производит много различных видов синтетических каучуков, превосходящих по некоторым свойствам натуральный каучук. Кроме полибутадиенового каучука (СКБ), широко применяются сополимерные каучуки – продукты совместной полимеризации (сополимеризации) бутадиена с другими непредельными соединениями, например, со стиролом (СКС) или с акрилонитрилом (СКН):

В молекулах этих каучуков звенья бутадиена чередуются со звеньями соответственно стирола и акрилонитрила.

Бутадиен-стирольный каучук отличается повышенной износостойкостью и применяется в производстве автомобильных шин, конвейерных лент, резиновой обуви.

Бутадиен-нитрильные каучуки – бензо- и маслостойкие, и поэтому используются, например, в производстве сальников.

Винилпиридиновые каучуки – продукты сополимеризации диеновых углеводородов с винилпиридином, главным образом бутадиена с 2-метил-5-винилпиридином. Резины из них масло-, бензо– и морозостойки, хорошо слипаются с различными материалами. Применяются, в основном, в виде латекса для пропитки шинного корда.

Разработано и внедрено в производство получение синтетического полиизопренового каучука (СКИ), близкого по свойствам к натуральному каучуку. Резины из СКИ отличаются высокой механической прочностью и эластичностью. СКИ служит заменителем натурального каучука в производстве шин, конвейерных лент, резин, обуви, медицинских и спортивных изделий.

Кремнийорганические каучуки применяются в производстве оболочек проводов и кабелей, трубок для переливания крови, протезов (например, искусственных клапанов сердца) и др. Жидкие кремнийорганические каучуки – герметики.

Полиуретановый каучук используется как основа износостойкости резины.

Фторсодержащие каучуки имеют как особенность повышенную термостойкость и поэтому используются главным образом в производстве различных уплотнителей, эксплуатируемых при температурах выше 200 °C.

Хлоропреновые каучуки – полимеры хлоропрена (2-хлор-1,3-бутадиена) – по свойствам сходны с натуральным каучуком, в резинах применяются для повышения атмосферо-, бензо- и маслостойкости. Существует и неорганический синтетический каучук – полифосфонитрилхлорид.

Вопросы и задания:

1. Как вы считаете, существует ли проблема утилизации изделий из каучука?
2. Составьте таблицу по тексту, предложив название граф таблицы.

Текст 2. Держу в руках кусочек мела…

Мел стал объектом полемики, знаменитой в истории науки. Как объяснял в своей лекции в Норвине Томас Генри Хаксли – выдающийся анатом и яростный спорщик, которого современники прозвали “бульдогом Дарвина”, мел состоит из скелетов крохотных животных существ, которые при жизни поглощали из воды древних морей соли кальция и углекислый газ как сырье для строительства маленьких оболочек вокруг своих нежных тел, образуя кристаллический минерал кальцит (природный карбонат кальция). Таким образом, кусочек мела хранит историю нашей планеты. Этот кусочек хранит память Земли, а мы с его помощью развиваем память. Какая получается удивительная связь!

Мел белый. Почему? Один ответ, который можно дать сразу, таков: мел белый, потому что он не какого-то другого цвета. Каждый цвет связан с определенной длины волны, более длинные волны соответствуют красному цвету, более короткие – голубому. Белый свет – это смесь многих разных цветов. При падении света на непрозрачное вещество вроде мела часть его отражается, а другая часть – поглощается. Карбонат кальция, из которого состоит мел, поглощает только инфракрасные и ультрафиолетовые волны, которые все равно не видны человеческому глазу. Поэтому свет, отраженный от мела, практически такой же, как и свет, падающий на мел. Благодаря этому и возникает ощущение белизны, будь то у мела, облака или снега.

Мел широко используется в бумажной и пищевой промышленности, медицине, при производстве стекла, пластмасс, красок, резины, продукции бытовой химии, в строительстве. Самый простой белый школьный мелок, который вам не раз приходилось держать в руках, тоже состоит почти исключительно из чистого мела. Каждый такой мелок в среднем содержит 5г. элемента кальция, крайне необходимого для нормального функционирования любого живого организма.

Вопросы и задания:

1. Солью какой кислоты является мел? Напишите ее формулу и название.
2. Рассчитайте массу среднего школьного мелка. Сколько г. кислорода он содержит?
3. Какие части (органы) человеческого тела накапливают кальций и первыми пострадают от недостатка его в организме?
4. Если нагреть наш мелок выше 1000 оС, то он разложится с образованием двух веществ – твердого и газообразного. Напишите уравнение этой реакции и рассчитайте массы образующихся из одного мелка продуктов. Назовите эти продукты.
5. Мел практически не растворяется в воде. Однако, если вместо воды взять раствор соляной кислоты, мел легко растворяется в ней, причем растворение будет сопровождаться бурным газовыделением. Напишите уравнение этой реакции и рассчитай те массу продукта, раствор которого получился из одного кусочка мела. Назовите этот продукт.

Текст 3. Минералы серебра

Серебро – один из дефицитных элементов. Но как один из благородных металлов серебро наиболее широко распространено в природе. Среднее содержание серебра в земной коре составляет 7·10-6 % (по массе), что в 20 раз превышает содержание золота и приблизительно равно содержанию металлов платиновой группы. В биосфере серебро в основном рассеивается, в морской воде его содержание 3·10-8 %.

Собственно серебряные месторождения встречаются сравнительно редко, и в общих мировых запасах и добыче значение их невелико. 90-80 % серебра извлекается попутно из руд комплексных месторождений, преимущественно из свинцово-цинковых (45 %), медных (18 %), золотосеребряных (10 %) и 10-20 % – из собственно серебряных руд. В так называемом Великом Серебряном поясе Северной и Южной Америки протяженностью свыше 4000 км серебряные руды содержатся в свинцовых, свинцово-цинковых, золотосеребряных и серебряных месторождениях.

Известно свыше 80 минералов серебра. К главным минералам серебра, наиболее часто и в наибольших количествах встречающихся в рудах, принадлежат: серебро самородное, аргентит – Ag2S, прустит – Ag3AsS3, пираргирит – Ag3SbS3, гессит – Ag2Te, кераргирит – AgCl.

Кроме химически чистого серебра встречаются его разновидности: медистое серебро, сурьмянистое серебро и др. Наиболее распространены зерна неправильной формы, большей частью очень мелкие, хотя известны и более крупные скопления – самородки, масса которых в отдельных месторождениях превышала 100 кг. Один из самородков в виде огромной пластины, найденный в Чили, весил 1420 кг. Самородки серебра залегают в глубинных зонах рудных месторождений, и извлечение их затруднено. Именно этим объясняют тот факт, что в начальные периоды серебро ценилось дороже золота. В Египте, например, серебро было дороже золота, но стало дешевле в VI в. до н. э, после того, как древние мастера освоили процесс его получения из свинцово-серебряных руд.

Вопросы и задания:

1. Назовите химические элементы, входящие в состав минералов серебра.
2. Какой из минералов наиболее выгодно использовать для получения серебра? Ответ подтвердите расчетом.
3. Составьте простой план по данному тексту.

Текст 4

При приеме внутрь соды, как и таблеток бикарбоната, магнезии, викалина происходит взаимодействие карбонатов с соляной кислотой, содержащейся в желудочном соке, при этом выделяется углекислый газ и в довольно значительном количестве: если принять 1г гидрокарбоната натрия, то при условии его полного взаимодействия с соляной кислотой выделяется 0,52г (около 0,3л). Углекислый газ не только вызывает дискомфорт в желудке (ощущение тяжести, переполнения, отрыжка), но и возбуждающе действует на рецепторы слизистой оболочки желудка, вызывая усиление секреции желудочного сока. Кстати, именно поэтому больным гастритом и язвенной болезнью не рекомендуется употреблять газированные напитки. Поэтому с точки зрения физиологии предпочтительнее такие вещества, как оксид магния и гидроксид алюминия. Последний не только нейтрализует кислоту, но и образует гель, который обволакивает стенки желудка, равномерно распределяясь по всей его поверхности, и обеспечивает более продолжительное действие.

Вопросы и задания:

1. Составьте условие задачи, согласно приведенному тексту.
2. Можно ли запивать таблетки для снятия дискомфорта в желудке минеральной водой?
3. Запишите уравнения всех реакций (в молекулярном и ионном виде), встречающихся в тексте.
4. Почему “Ренни” быстро устраняет изжогу и боль, связанные с повышенной кислотностью?

Текст 5. Кислород и промышленность

Дуй к забою, дуй к забою,
Всюду, где народ,
На земле и под землею
Нужен кислород.
            Фазиль Искандер

Эти строки вынесены в эпиграф отнюдь не за поэтические достоинства. Кислород действительно нужен “на земле и под землею” и вообще “всюду, где народ”, например в космических кораблях. Первооткрыватель кислорода Дж. Пристли предугадал одно из важных применений элементарного кислорода – в медицине. “Он может быть очень полезен при некоторых тяжелых болезнях легких, когда обычный воздух не может достаточно быстро удалять флогистонированные испорченные испарения”.

Кислород применяется в лечебной практике не только при легочных и сердечных заболеваниях, когда затруднено дыхание. Подкожное введение кислорода оказалось эффективным средством лечения таких тяжелых заболеваний, как, например, гангрена, слоновость, трофические язвы.

Не менее важен элемент № 8 и для промышленности. Обогащение воздуха кислородом делает эффективнее, быстрее, экономичнее многие технологические процессы, в основе которых – окисление. А таких процессов – много. На них пока держится почти вся тепловая энергетика. Превращение чугуна в сталь тоже невозможно без кислорода. Именно кислород “изымает” из чугуна избыток углерода.

Замена воздушного дутья “кислородным” (в мартеновскую печь или конвертор обычно подается не чистый кислород, а воздух, обогащенный кислородом) намного увеличивает производительность сталеплавильных агрегатов. Одновременно улучшается и качество стали.

При сжигании водорода в токе кислорода образуется весьма обыкновенное вещество – H2O. Конечно, ради получения этого вещества не следовало бы заниматься сжиганием водорода (который, кстати, часто именно из воды получают). Цель этого процесса иная, она будет ясна, если ту же реакцию записать полностью, учитывая не только химические продукты, но и энергию, выделяющуюся в ходе реакции: Н2 + 0,5О2 = Н2О + 68317 кал. Так можно получить не только “море воды”, но и “море энергии”. Для этого и получают воду в реактивных двигателях, работающих на водороде и кислороде.

Та же реакция используется для сварки и резки металлов. Правда, в этой области водород можно заменить ацетиленом. Кстати, ацетилен все в больших масштабах получают именно с помощью кислорода, в процессах термоокислительного крекинга: 6CH4 + 4O2  С2Н2 + 8H2 + ЗCO + CO2 + ЗH2O. Это только один пример использования кислорода в химической промышленности. Элемент №8 нужен для производства многих веществ, для газификации углей и мазута... На нужды этой отрасли расходуется немало кислорода.

Любое пористое горючее вещество, например опилки, будучи пропитанными голубоватой холодной жидкостью – жидким кислородом, становится взрывчатым веществом. Такие вещества называются оксиликвитами и в случае необходимости могут заменить динамит при разработке рудных месторождений.

Ежегодное мировое производство (и потребление) кислорода измеряется миллионами тонн, не считая кислорода, которым мы дышим.

Задание:

Заполните таблицу: