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Fenomeni chimici nell'ambiente. Esempi di fenomeni chimici e fisici in natura

Scommetto che hai notato qualcosa come l'anello d'argento di mamma che si scurisce nel tempo. O come un chiodo arrugginisce. O come i tronchi di legno bruciano in cenere. Bene, ok, se alla mamma non piace l'argento e non hai mai fatto escursioni, hai visto di sicuro come si prepara una bustina di tè in una tazza.

Cosa hanno in comune tutti questi esempi? E il fatto che appartengano tutti a fenomeni chimici.

Un fenomeno chimico si verifica quando alcune sostanze si trasformano in altre: nuove sostanze hanno una composizione diversa e nuove proprietà. Se ricordiamo anche la fisica, ricorda che i fenomeni chimici si verificano a livello molecolare e atomico, ma non influenzano la composizione dei nuclei degli atomi.

Dal punto di vista della chimica, questa non è altro che una reazione chimica. E per ogni reazione chimica, è possibile identificare segni caratteristici:

durante la reazione può formarsi un precipitato;
il colore della sostanza può cambiare;
il risultato della reazione può essere lo sviluppo di gas;
il calore può essere rilasciato o assorbito;
inoltre, la reazione può essere accompagnata dal rilascio di luce.

Inoltre, è stato a lungo determinato un elenco di condizioni necessarie per una reazione chimica:

contatto: per reagire, le sostanze devono toccarsi.
rettifica: affinché la reazione proceda con successo, le sostanze che vi entrano devono essere frantumate il più finemente possibile, idealmente disciolte;
temperatura: moltissime reazioni dipendono direttamente dalla temperatura delle sostanze (il più delle volte devono essere riscaldate, ma alcune al contrario - per raffreddarsi a una certa temperatura).

Scrivendo l'equazione di una reazione chimica in lettere e numeri, descrivi in tal modo l'essenza di un fenomeno chimico. E la legge di conservazione della massa è una delle regole più importanti nella compilazione di tali descrizioni.

Fenomeni chimici in natura

Ovviamente capisci che la chimica non si svolge solo nelle provette di un laboratorio scolastico. I fenomeni chimici più impressionanti che puoi osservare in natura. E il loro significato è così grande che non ci sarebbe vita sulla terra se non fosse per alcuni dei fenomeni chimici naturali.

Allora, prima di tutto, parliamo di fotosintesi... Questo è il processo mediante il quale le piante assorbono l'anidride carbonica dall'atmosfera e producono ossigeno se esposte alla luce solare. Respiriamo questo ossigeno.

In generale, la fotosintesi avviene in due fasi e solo una necessita di illuminazione. Gli scienziati hanno condotto vari esperimenti e hanno scoperto che la fotosintesi avviene anche in condizioni di scarsa illuminazione. Ma con un aumento della quantità di luce, il processo accelera in modo significativo. È stato anche osservato che se si aumenta contemporaneamente l'illuminazione della pianta e si alza la temperatura, il tasso di fotosintesi aumenta ancora di più. Ciò avviene fino a un certo limite, raggiunto il quale un ulteriore aumento dell'illuminazione cessa di accelerare la fotosintesi.

Nel processo di fotosintesi sono coinvolti i fotoni, emessi dal sole, e speciali molecole di pigmento delle piante, la clorofilla. Nelle cellule vegetali è contenuto nei cloroplasti, grazie ai quali le foglie sono verdi.

Da un punto di vista chimico, la fotosintesi è una catena di trasformazioni, il cui risultato è ossigeno, acqua e carboidrati come riserva di energia.

Originariamente si pensava che l'ossigeno si formasse dalla scomposizione dell'anidride carbonica. Tuttavia, in seguito Cornelius Van Niel scoprì che l'ossigeno si forma a causa della fotolisi dell'acqua. Ricerche successive hanno confermato questa ipotesi.

L'essenza della fotosintesi può essere descritta usando la seguente equazione: 6CO 2 + 12H 2 O + luce = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

Respiro, il nostro compreso, – anche questo è un fenomeno chimico. Inspiriamo l'ossigeno prodotto dalle piante ed espiriamo l'anidride carbonica.

Ma non solo l'anidride carbonica viene prodotta dalla respirazione. La cosa principale in questo processo è che una grande quantità di energia viene rilasciata attraverso la respirazione e questo metodo per ottenerla è molto efficace.

Inoltre, il risultato intermedio di diverse fasi della respirazione è un gran numero di composti diversi. E quelli, a loro volta, servono come base per la sintesi di aminoacidi, proteine, vitamine, grassi e acidi grassi.

Il processo di respirazione è complesso e suddiviso in più fasi. Ognuno dei quali utilizza un gran numero di enzimi che agiscono come catalizzatori. Lo schema delle reazioni chimiche della respirazione è praticamente lo stesso negli animali, nelle piante e persino nei batteri.

Dal punto di vista della chimica, la respirazione è il processo di ossidazione dei carboidrati (come opzione: proteine, grassi) con l'aiuto dell'ossigeno, a seguito della reazione si ottengono acqua, anidride carbonica ed energia, che le cellule memorizzare in ATP: С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 = СО 2 + 6H 2 O + 2,87 * 10 6 J.

A proposito, abbiamo detto sopra che le reazioni chimiche possono essere accompagnate dall'emissione di luce. Questo vale anche nel caso della respirazione e delle relative reazioni chimiche. Alcuni microrganismi possono brillare (luminescenza). Tuttavia, l'efficienza energetica della respirazione diminuisce.

Combustione si verifica anche con la partecipazione di ossigeno. Di conseguenza, il legno (e altri combustibili solidi) si trasforma in cenere, che è una sostanza con composizione e proprietà completamente diverse. Inoltre, durante la combustione viene rilasciata una grande quantità di calore, luce e gas.

Naturalmente, non solo i solidi stanno bruciando, è stato solo con il loro aiuto che è stato più conveniente dare un esempio in questo caso.

Da un punto di vista chimico, la combustione è una reazione ossidativa che procede a velocità molto elevata. E a una velocità di reazione molto, molto alta, può verificarsi un'esplosione.

La reazione può essere scritta schematicamente come segue: sostanza + O 2 → ossidi + energia.

Lo consideriamo un fenomeno chimico naturale e putrefazione.

In effetti, questo è lo stesso processo della combustione, solo che procede molto più lentamente. La putrefazione è l'interazione di sostanze complesse contenenti azoto con l'ossigeno con la partecipazione di microrganismi. La presenza di umidità è uno dei fattori che contribuiscono al verificarsi del decadimento.

Come risultato di reazioni chimiche, dalle proteine si formano ammoniaca, acidi grassi volatili, anidride carbonica, idrossiacidi, alcoli, ammine, scatolo, indolo, idrogeno solforato e mercaptani. Alcuni dei composti contenenti azoto formati a seguito del decadimento sono velenosi.

Se torniamo alla nostra lista di segni di una reazione chimica, ne troveremo molti anche in questo caso. In particolare, c'è un materiale di partenza, un reagente e prodotti di reazione. Dei segni caratteristici, notiamo il rilascio di calore, gas (odore forte), un cambiamento di colore.

Per la circolazione delle sostanze in natura, il decadimento è molto importante: permette di trasformare le proteine degli organismi morti in composti adatti all'assimilazione da parte delle piante. E il cerchio ricomincia.

Sicuramente avrai notato quanto sia facile respirare d'estate dopo un temporale. E anche l'aria diventa particolarmente fresca e assume un odore caratteristico. Ogni volta dopo un temporale estivo, puoi osservare un altro fenomeno chimico comune in natura - la formazione di ozono.

L'ozono (O 3) nella sua forma pura è un gas blu. In natura, la più alta concentrazione di ozono si trova nell'alta atmosfera. Lì funge da scudo del nostro pianeta. Che lo protegge dalle radiazioni solari provenienti dallo spazio e non consente alla Terra di raffreddarsi, poiché assorbe anche la sua radiazione infrarossa.

In natura, l'ozono si forma principalmente per irraggiamento dell'aria con i raggi ultravioletti del Sole (3O 2 + luce UV → 2O 3). E anche con scariche elettriche di fulmini durante un temporale.

In un temporale, sotto l'influenza dei fulmini, alcune molecole di ossigeno si decompongono in atomi, l'ossigeno molecolare e atomico si combinano e si forma O 3.

Ecco perché sentiamo una freschezza speciale dopo un temporale, respiriamo più facilmente, l'aria sembra più trasparente. Il fatto è che l'ozono è un agente ossidante molto più forte dell'ossigeno. E in piccole concentrazioni (come dopo un temporale) è sicuro. E anche utile, perché decompone le sostanze nocive nell'aria. In sostanza, lo disinfetta.

Tuttavia, a grandi dosi, l'ozono è molto pericoloso per le persone, gli animali e persino le piante, per loro è velenoso.

A proposito, le proprietà disinfettanti dell'ozono ottenuto in laboratorio sono ampiamente utilizzate per l'ozonizzazione dell'acqua, la protezione del cibo dal deterioramento, in medicina e cosmetologia.

Naturalmente, questo non è un elenco completo di incredibili fenomeni chimici in natura che rendono la vita sul pianeta così diversa e bella. Puoi saperne di più su di loro se ti guardi intorno con attenzione e tieni le orecchie aperte. I dintorni sono pieni di fenomeni sorprendenti che aspettano solo che tu ti interessi a loro.

Fenomeni chimici nella vita quotidiana

Questi includono quelli che possono essere osservati nella vita quotidiana di una persona moderna. Alcuni di questi sono abbastanza semplici e ovvi, chiunque può osservarli nella propria cucina: ad esempio, la preparazione del tè. Le foglie di tè riscaldate con acqua bollente cambiano le loro proprietà, di conseguenza cambia anche la composizione dell'acqua: acquisisce un colore, un sapore e proprietà diversi. Cioè, si ottiene una nuova sostanza.

Se lo zucchero viene versato nello stesso tè, una reazione chimica risulterà in una soluzione che avrà di nuovo una serie di nuove caratteristiche. Prima di tutto, un nuovo, dolce gusto.

Usando l'infuso di tè forte (concentrato) come esempio, puoi eseguire autonomamente un altro esperimento: chiarire il tè con uno spicchio di limone. A causa degli acidi contenuti nel succo di limone, il liquido cambierà ancora una volta la sua composizione.

Quali altri fenomeni puoi osservare nella vita di tutti i giorni? Ad esempio, i fenomeni chimici includono il processo combustione del carburante nel motore.

Per semplificare, la reazione di combustione del carburante in un motore può essere descritta come segue: ossigeno + carburante = acqua + anidride carbonica.

In generale, nella camera di un motore a combustione interna avvengono diverse reazioni, in cui sono coinvolti carburante (idrocarburi), aria e una scintilla di accensione. Più precisamente, non solo carburante: una miscela aria-carburante di idrocarburi, ossigeno, azoto. La miscela viene compressa e riscaldata prima dell'accensione.

La combustione della miscela avviene in una frazione di secondo, di conseguenza il legame tra l'idrogeno e gli atomi di carbonio viene distrutto. Grazie a ciò, viene rilasciata una grande quantità di energia, che aziona il pistone e questo - l'albero motore.

Successivamente, gli atomi di idrogeno e carbonio si combinano con atomi di ossigeno, si formano acqua e anidride carbonica.

Idealmente, la reazione della combustione completa del carburante dovrebbe assomigliare a questa: C n H 2n + 2 + (1.5n+0,5) oh 2 = nCO 2 + (n+1) h 2 oh... In realtà, i motori a combustione interna non sono così efficienti. Supponiamo che, se l'ossigeno non è sufficiente durante la reazione, si forma CO come risultato della reazione. E con una maggiore mancanza di ossigeno, si forma la fuliggine (C).

Formazione di placca sui metalli a causa dell'ossidazione (ruggine su ferro, patina su rame, scurimento dell'argento) - anche dalla categoria dei fenomeni chimici domestici.

Prendi l'hardware come esempio. La ruggine (ossidazione) si verifica sotto l'influenza dell'umidità (umidità dell'aria, contatto diretto con l'acqua). Il risultato di questo processo è l'idrossido di ferro Fe 2 O 3 (più precisamente, Fe 2 O 3 * H 2 O). Puoi vederlo come un rivestimento sciolto, ruvido, arancione o bruno-rossastro sulla superficie dei prodotti in metallo.

Un altro esempio è una patina verde sulla superficie dei prodotti in rame e bronzo. Si forma nel tempo sotto l'influenza dell'ossigeno atmosferico e dell'umidità: 2Cu + O 2 + H 2 O + CO 2 = Cu 2 CO 5 H 2 (o CuCO 3 * Cu (OH) 2). Il risultante carbonato di rame si trova anche in natura, sotto forma di minerale malachite.

E un altro esempio di una lenta reazione ossidativa di un metallo in condizioni domestiche è la formazione di un rivestimento scuro di solfuro d'argento Ag 2 S sulla superficie di oggetti in argento: gioielli, posate, ecc.

Le particelle di zolfo, che sono presenti sotto forma di idrogeno solforato nell'aria che respiriamo, sono "responsabili" della sua presenza. L'argento può anche scurirsi a contatto con alimenti contenenti zolfo (uova, per esempio). La reazione si presenta così: 4Ag + 2H 2 S + O 2 = 2Ag 2 S + 2H 2 O.

Torniamo in cucina. Qui puoi considerare alcuni fenomeni chimici più interessanti: accumulo di calcare nel bollitore uno di loro.

In condizioni domestiche, non c'è acqua chimicamente pura; sali metallici e altre sostanze sono sempre disciolti in essa in varie concentrazioni. Se l'acqua è satura di sali di calcio e magnesio (bicarbonati), si dice dura. Maggiore è la concentrazione di sale, più dura è l'acqua.

Quando tale acqua viene riscaldata, questi sali vanno incontro a decomposizione in anidride carbonica e precipitato insolubile (CaCO 3 eMgCO3). Puoi osservare questi depositi solidi guardando nel bollitore (oltre che guardando gli elementi riscaldanti di lavatrici, lavastoviglie e ferri da stiro).

Oltre al calcio e al magnesio (dai quali si ottengono le incrostazioni carbonatiche), nell'acqua è spesso presente anche il ferro. Nel corso delle reazioni chimiche di idrolisi e ossidazione, da esso si formano idrossidi.

A proposito, quando ti libererai del calcare in un bollitore, puoi osservare un altro esempio di chimica divertente nella vita di tutti i giorni: il normale aceto da tavola e l'acido citrico fanno bene con i depositi. Viene fatto bollire un bollitore con una soluzione di aceto / acido citrico e acqua, dopodiché la scala scompare.

E senza un altro fenomeno chimico, le torte e le focacce della mamma gustose non esisterebbero: stiamo parlando soda estinguente con aceto.

Quando la mamma spegne il bicarbonato di sodio in un cucchiaio con l'aceto, si verifica la seguente reazione: NaHCO 3 + Ch 3 COOH =CH 3 COONa + h 2 oh + CO 2 ... L'anidride carbonica risultante tende a lasciare l'impasto - e quindi cambia la sua struttura, lo rende poroso e friabile.

A proposito, puoi dire a tua madre che non è affatto necessario spegnere la soda: reagirà così quando l'impasto entra nel forno. La reazione, tuttavia, sarà leggermente peggiore rispetto a quando si spegne la soda. Ma a una temperatura di 60 gradi (o meglio di 200), la soda si decompone in carbonato di sodio, acqua e tutta la stessa anidride carbonica. È vero, il gusto delle torte e dei panini finiti potrebbe essere peggiore.

L'elenco dei fenomeni chimici quotidiani non è meno impressionante dell'elenco di tali fenomeni in natura. Grazie a loro abbiamo strade (fare asfalto è un fenomeno chimico), case (cottura dei mattoni), bei tessuti per vestiti (tintura). Quando ci pensi, diventa chiaro quanto sia sfaccettata e interessante la scienza della chimica. E quanto beneficio si può trarre dalla comprensione delle sue leggi.

Tra i tanti, tantissimi fenomeni inventati dalla natura e dall'uomo, ce ne sono di particolari, difficili da descrivere e da spiegare. Questi includono acqua che brucia... Come può questo, chiedi, perché l'acqua non brucia, è usata per spegnere il fuoco? Come può bruciare? Ecco la cosa.

La combustione dell'acqua è un fenomeno chimico, in cui i legami ossigeno-idrogeno vengono rotti in acqua con una miscela di sali sotto l'influenza delle onde radio. Il risultato è ossigeno e idrogeno. E, naturalmente, non è l'acqua stessa che brucia, ma l'idrogeno.

Allo stesso tempo, raggiunge una temperatura di combustione molto elevata (più di millecinquecento gradi), inoltre durante la reazione si forma nuovamente acqua.

Questo fenomeno interessa da tempo gli scienziati che sognano di imparare a usare l'acqua come combustibile. Ad esempio, per le auto. Anche se questo è qualcosa dal regno della fantasia, ma chissà cosa gli scienziati saranno in grado di inventare molto presto. Uno degli ostacoli principali è che quando l'acqua brucia, viene rilasciata più energia di quanta ne venga spesa per la reazione.

A proposito, qualcosa di simile può essere osservato in natura. Secondo una teoria, le grandi onde solitarie, che appaiono come dal nulla, sono in realtà il risultato di un'esplosione di idrogeno. L'elettrolisi dell'acqua, che porta ad essa, viene effettuata a causa del colpo di scariche elettriche (fulmini) sulla superficie dell'acqua salata dei mari e degli oceani.

Ma non solo in acqua, ma anche a terra, si possono osservare sorprendenti fenomeni chimici. Se hai avuto la possibilità di visitare una grotta naturale, sicuramente potresti vedere lì bizzarri, bellissimi "ghiaccioli" naturali che pendono dal soffitto - stalattiti. Come e perché compaiono è spiegato da un altro interessante fenomeno chimico.

Un chimico, guardando una stalattite, vede, ovviamente, non un ghiacciolo, ma carbonato di calcio CaCO 3. La base per la sua formazione sono le acque reflue, il calcare naturale e la stessa stalattite è costruita a causa della precipitazione del carbonato di calcio (crescita verso il basso) e della forza di coesione degli atomi nel reticolo cristallino (crescita in larghezza).

A proposito, formazioni simili possono salire dal pavimento al soffitto - sono chiamate stalagmiti... E se stalattiti e stalagmiti si incontrano e crescono insieme in solide colonne, prendono il nome stalagmiti.

Conclusione

Ci sono molti fenomeni chimici sorprendenti, belli, pericolosi e spaventosi che accadono nel mondo ogni giorno. L'uomo ha imparato a trarre beneficio da molte persone: crea materiali da costruzione, prepara cibo, fa percorrere lunghe distanze con i veicoli e molto altro ancora.

Senza molti fenomeni chimici, la vita sulla terra non sarebbe stata possibile: senza lo strato di ozono, persone, animali, piante non sarebbero sopravvissute a causa dei raggi ultravioletti. Senza la fotosintesi di piante, animali e persone non avrebbero nulla da respirare, e senza le reazioni chimiche della respirazione, questo problema non sarebbe affatto rilevante.

La fermentazione consente di cucinare il cibo e un simile fenomeno chimico di putrefazione decompone le proteine in composti più semplici e le restituisce al ciclo delle sostanze in natura.

Sono considerati fenomeni chimici anche la formazione di ossido quando il rame viene riscaldato, accompagnato da un bagliore brillante, la combustione del magnesio, la fusione dello zucchero, ecc. E trovano utili applicazioni.

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1. Stretto contatto dei reagenti (necessario): H 2 SO 4 + Zn = ZnSO 4 + H 2 2. Riscaldamento (eventualmente) a) per avviare la reazione b) costantemente Classificazione delle reazioni chimiche secondo vari criteri 1. In base alla presenza di un confine di fase, tutte le reazioni chimiche sono suddivise in omogeneo e eterogeneo Una reazione chimica che si verifica all'interno di una fase è chiamata reazione chimica omogenea... Viene chiamata una reazione chimica che si verifica all'interfaccia reazione chimica eterogenea... In una reazione chimica a più stadi, alcuni passaggi possono essere omogenei e altri eterogenei. Tali reazioni sono chiamate omogeneo-eterogeneo... A seconda del numero di fasi che formano i materiali di partenza e i prodotti di reazione, i processi chimici possono essere omofase (materiali di partenza e prodotti si trovano nella stessa fase) ed eterofase (materiali di partenza e prodotti formano più fasi). La natura omo- ed eterofase della reazione non è correlata al fatto che la reazione sia omo- o eterogenea. Si possono quindi distinguere quattro tipi di processi: Reazioni omogenee (omofase)... In reazioni di questo tipo, la miscela di reazione è omogenea e i reagenti e i prodotti appartengono alla stessa fase. Un esempio di tali reazioni sono le reazioni di scambio ionico, ad esempio la neutralizzazione di una soluzione acida con una soluzione alcalina: Reazioni eterogenee di omofase... I componenti sono all'interno della stessa fase, ma la reazione avviene all'interfaccia, per esempio, sulla superficie del catalizzatore. Un esempio potrebbe essere l'idrogenazione dell'etilene su un catalizzatore di nichel: Reazioni eterofase omogenee... I reagenti e i prodotti in tale reazione esistono in diverse fasi, ma la reazione procede in una fase. Pertanto, può avvenire l'ossidazione degli idrocarburi in fase liquida con ossigeno gassoso. Reazioni eterofase eterogenee... In questo caso, i reagenti sono in uno stato di fase diverso, i prodotti di reazione possono anche essere in qualsiasi stato di fase. Il processo di reazione avviene all'interfaccia. Un esempio è la reazione dei sali dell'acido carbonico (carbonati) con gli acidi di Bronsted: 2. Modificando gli stati di ossidazione dei reagenti [modifica | modifica testo wiki] In questo caso si distinguono reazioni redox, in cui gli atomi di un elemento (ossidante) recuperare , cioè abbassano il loro stato di ossidazione e gli atomi di un altro elemento (agente riducente) ossidato , cioè aumentano il loro stato di ossidazione. Un caso particolare di reazioni redox sono le reazioni di proporzione, in cui gli agenti ossidanti e riducenti sono atomi dello stesso elemento in differenti stati di ossidazione. Un esempio di reazione redox è la combustione di idrogeno (agente riducente) in ossigeno (agente ossidante) per formare acqua: Un esempio di reazione di controproporzione è la reazione di decomposizione del nitrato di ammonio quando riscaldato. L'agente ossidante in questo caso è l'azoto (+5) del nitrogruppo e l'agente riducente è l'azoto (-3) del catione ammonio: non si applica alle reazioni redox in cui non vi è alcun cambiamento nello stato di ossidazione degli atomi , ad esempio: 3. Per effetto termico della reazione Tutte le reazioni chimiche sono accompagnate dal rilascio o assorbimento di energia. Quando i legami chimici vengono rotti, nei reagenti viene rilasciata energia, che viene spesa principalmente per la formazione di nuovi legami chimici. In alcune reazioni, le energie di questi processi sono vicine e in questo caso l'effetto termico complessivo della reazione si avvicina allo zero. In altri casi si possono distinguere: reazioni esotermiche che si accompagnano al rilascio di calore (effetto termico positivo) CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + energia (luce, calore); CaO + H 2 O = Ca (OH) 2 + energia (calore). reazioni endotermiche durante le quali viene assorbito calore (effetto termico negativo) dall'ambiente. Ca (OH) 2 + energia (calore) = CaO + H 2 O Il calore di reazione (entalpia di reazione, Δ r H), che spesso è molto importante, può essere calcolato secondo la legge di Hess se le entalpie di formazione dei reagenti e i prodotti sono noti. Quando la somma delle entalpie dei prodotti è inferiore alla somma delle entalpie dei reagenti (Δ r H< 0) наблюдается выделение тепла, в противном случае (Δ r H >0) - assorbimento. 4. Dal tipo di trasformazioni delle particelle reagenti [modifica | modifica testo wiki] composti: decomposizione: sostituzione: scambio (incluso il tipo di reazione-neutralizzazione): Le reazioni chimiche sono sempre accompagnate da effetti fisici: assorbimento o rilascio di energia, cambiamento di colore della miscela di reazione, ecc. È da questi fisici effetti che sono spesso giudicati sul corso delle reazioni chimiche. reazione composta- una reazione chimica, a seguito della quale si forma una sola nuova sostanza da due o più sostanze iniziali, in tali reazioni possono entrare sia sostanze semplici che complesse. Reazione di decomposizione- una reazione chimica, a seguito della quale si formano diverse nuove sostanze da una sostanza. Solo i composti complessi entrano in reazioni di questo tipo e i loro prodotti possono essere sostanze sia complesse che semplici. Reazione di sostituzione-reazione chimica, a seguito della quale gli atomi di un elemento, che fanno parte di una sostanza semplice, sostituiscono gli atomi di un altro elemento nel suo composto complesso. Come risulta dalla definizione, in tali reazioni una delle sostanze iniziali dovrebbe essere semplice e l'altra complessa. Reazioni di scambio- una reazione a seguito della quale due sostanze complesse scambiano le loro parti costituenti; irreversibile e reversibile Irreversibile

sono chiamate reazioni chimiche che procedono in una sola direzione (" da sinistra a destra"), a seguito della quale le sostanze iniziali vengono convertite in prodotti di reazione. Si dice che tali processi chimici procedano" fino alla fine. " reazioni di combustione, e reazioni accompagnate dalla formazione di sostanze poco solubili o gassose Reversibile

vengono chiamate reazioni chimiche che si verificano contemporaneamente in due direzioni opposte ("da sinistra a destra" e "da destra a sinistra") Nelle equazioni di tali reazioni, il segno di uguale è sostituito da due frecce dirette in senso opposto. dritto ( scorre "da sinistra a destra") e inversione(procede "da destra a sinistra") Poiché nel corso di una reazione reversibile le sostanze di partenza vengono contemporaneamente consumate e formate, non vengono completamente convertite in prodotti di reazione. Pertanto, si dice sulle reazioni reversibili che non procedono "alla fine." Di conseguenza, si forma sempre una miscela di sostanze iniziali e prodotti di reazione. 6. Sulla base della partecipazione di catalizzatori, le reazioni chimiche sono suddivise in catalitico e non catalitico Catalitico 2SO 2 + O 2 → 2SO 3 (catalizzatore V 2 O 5) si riferisce a reazioni che si verificano in presenza di catalizzatori Nelle equazioni di tali reazioni, la formula chimica del catalizzatore è indicata sopra il segno uguale o reversibile, a volte unitamente alla designazione delle condizioni di accadimento. Questo tipo di reazione include molte reazioni e composti di decomposizione. Molte reazioni che si verificano in assenza di catalizzatori sono chiamate 2NO + O2 = 2NO 2 non catalitiche, ad esempio reazioni di scambio e sostituzione.

Attorno a noi si verificano costantemente diverse reazioni chimiche. La chimica è presente ogni volta che cuciniamo, respiriamo o mastichiamo. I processi chimici e biochimici più complessi avvengono in padelle e pentole. In questo articolo imparerai come usarli nella tua vita quotidiana.

1. Analisi delle sostanze utilizzando un liquido indicatore

Materiali e strumenti:

cavolo rosso;

bicarbonato di sodio;

pentola;
barattolo di vetro;

cucchiaino da tè;

tre bicchieri.

Sperimenta progressi

Tagliare il cavolo a fettine sottili e coprirlo con acqua bollente.
Quando l'acqua diventa viola, scolala attraverso un colino in un barattolo. Il risultato è un liquido indicatore.
Versare acqua e spremere il succo di limone in un bicchiere, acqua e bicarbonato di sodio in un altro e acqua solo nel terzo.
Aggiungere un cucchiaio di liquido indicatore in ogni bicchiere.

Risultato dell'esperienza

L'acqua con il limone diventa rosa, l'acqua con la soda diventa blu-verde, l'acqua pura diventa il colore di un liquido indicatore.

Indicatore cavolo rosso

Spiegazione scientifica

Un decotto di cavolo rosso è un indicatore - una sostanza che può cambiare colore a seconda che interagisca con un acido (nel nostro caso diventa rosa) o con una base (diventa blu o verde, come nel secondo bicchiere). Durante l'esperimento, il liquido indicatore ha chiarito che nel primo bicchiere c'è una sostanza acida, nel secondo c'è una base e l'acqua nel terzo bicchiere è una sostanza neutra.

2. Come faccio a decalcificare il bollitore?

Materiali e strumenti:

acido di limone;

Sperimenta progressi

È necessario diluire 1-2 cucchiaini di acido in 1 litro d'acqua.
Versare la soluzione in un bollitore e far bollire.
Risciacquare il bollitore e far bollire l'acqua "al minimo".

Risultato dell'esperienza

La scala scomparirà senza lasciare traccia, staccandosi facilmente sotto l'azione dell'acido.

Spiegazione scientifica

La scala è costituita principalmente da carbonato di calcio, che si forma dalla decomposizione del bicarbonato di calcio contenuto nelle acque naturali. La reazione dell'acido citrico produce citrato di calcio solubile in acqua, anidride carbonica e acqua.

2C₆H₈O₇ + 3CaCO₃ = Ca₃ (C₆H₅O₇) ₂ + 3CO₂ + 3H₂O

3. Il pesce è fresco?

Materiali e strumenti:

liquido indicatore (vedi punto 1);

cucchiaino da tè.

Sperimenta progressi

Facciamo una profonda incisione sul corpo del pesce.
Versare un cucchiaio di liquido indicatore nell'incisione.

Risultato dell'esperienza

Se il taglio è rosa o lilla, il pesce è fresco. Il blu o il verde indicano il contrario.

Spiegazione scientifica

Come buon indicatore, il brodo di cavolo rosso ci ha permesso di determinare l'acidità dell'ambiente. Un colore lilla o rosa debole indica una reazione neutra o leggermente acida, il che significa che il pesce è di buona qualità.

Un colore blu o verde indica un ambiente alcalino, cioè il pesce si è deteriorato. Clicca qui per scoprire cos'altro puoi usare per creare un indicatore di pH naturale a casa.

4. C'è amido nel latte?

Il modo più sicuro per determinare se c'è amido nel latte è metterci dentro un po' di iodio. L'amido viene spesso aggiunto al latte scremato per renderlo più denso.

Materiali e strumenti:

Soluzione di Iodio;

Sperimenta progressi

Versare un po' di latte nel bicchiere.
Sgocciolamo lo iodio.
Osserviamo la reazione.

Risultato dell'esperienza

Se il liquido ha acquisito una tinta bluastra, significa che c'è amido nel latte. Se i cerchi giallastri lo hanno seguito, allora sei fortunato: non ci sono additivi in tale latte.

Spiegazione scientifica

La soluzione di iodio ha funzionato come indicatore: a contatto con l'amido, ha cambiato colore.

5. Il latte è fresco?

Materiali e strumenti:

bicarbonato di sodio;

Sperimenta progressi

Versare mezzo bicchiere di latte.
Versare ½ cucchiaino. bibita.
Osserviamo la reazione.

Risultato dell'esperienza

Se appare schiuma, il latte è acido.

Spiegazione scientifica

Quando il bicarbonato di sodio (soda) viene aggiunto a un mezzo acido, si verifica una reazione di neutralizzazione. Acido e alcali (soda) si neutralizzano a vicenda, rilasciando anidride carbonica, che fa schiumare la miscela.

6. Cucinare la limonata

Materiali e strumenti:

acido di limone;

bicarbonato di sodio;

Sperimenta progressi

Versa un cucchiaino di acido citrico e soda in una provetta, quindi aggiungi due cucchiaini di zucchero semolato.
Versare l'intera miscela in una tazza asciutta e pulita, mescolare accuratamente.
Dividere il composto in più parti uguali. Ogni parte può essere imballata in una borsa.
Versare una di queste parti in un bicchiere e aggiungere acqua.

Risultato dell'esperienza

Il risultato è una bevanda effervescente e frizzante, rinfrescante come una limonata.

Spiegazione scientifica

Quando l'acido citrico e il bicarbonato di sodio interagiscono, si verifica una reazione di neutralizzazione. Otteniamo acido citrico di sodio, anidride carbonica e acqua.

+ 3NaHCO₃ -> Na₃C₆H₅O₇ + 3CO₂ + 3H₂O

7. Come far bollire un uovo rotto?

Materiali e strumenti:

Sperimenta progressi

Mettere un uovo in acqua bollente salata e cuocere per 5 minuti.

Risultato dell'esperienza

L'uovo bollirà e non uscirà dal guscio.

Spiegazione scientifica

Il sale agisce sulle proteine come coagulante per la soluzione colloidale. Di conseguenza, la proteina si coagula nella fessura del guscio.

I cambiamenti fisici non comportano reazioni chimiche e la creazione di nuovi prodotti, come lo scioglimento del ghiaccio. Di norma, tali trasformazioni sono reversibili. Oltre agli esempi di fenomeni fisici, ci sono anche trasformazioni chimiche in natura e nella vita quotidiana, durante le quali si formano nuovi prodotti. Tali fenomeni chimici (esempi saranno discussi nell'articolo) sono irreversibili.

Cambiamenti chimici

Il cambiamento chimico può essere pensato come qualsiasi fenomeno che consente agli scienziati di misurare le proprietà chimiche. Molte reazioni sono anche esempi di fenomeni chimici. Sebbene non sia sempre facile dire che si è verificato un cambiamento chimico, ci sono alcuni segni rivelatori. Cosa sono i fenomeni chimici? Ecco alcuni esempi. Questo può essere un cambiamento nel colore di una sostanza, la temperatura, la formazione di bolle o (nei liquidi) la precipitazione. Si possono citare i seguenti esempi di fenomeni chimici nella vita:

Ruggine sul ferro.
Legna ardente.
Metabolismo alimentare nel corpo.
Mescolando acido e alcali.
Cucinare un uovo.
Digestione dello zucchero da parte dell'amilasi nella saliva.
Mescolando bicarbonato di sodio e aceto per produrre anidride carbonica.
Fare una torta.
Zincatura dei metalli.
Batterie.
Esplosione di fuochi d'artificio.
Banane in decomposizione.
Formazione di prodotti a base di acido lattico.

E questo non è l'intero elenco. Puoi considerare alcuni di questi punti in modo più dettagliato.

Fuoco all'aperto a legna

Fuoco - anche questo è un esempio di fenomeno chimico. Questa è la rapida ossidazione del materiale in un processo di combustione chimica esotermica, il rilascio di calore, luce e vari prodotti di reazione. Il fuoco è caldo perché il debole doppio legame nell'ossigeno molecolare O 2 viene convertito in legami più forti nei prodotti della combustione di anidride carbonica e acqua. Viene rilasciata un'elevata energia (418 kJ per 32 g O 2); le energie di legame del carburante giocano qui solo un ruolo minore. Ad un certo punto della reazione di combustione, detto punto di infiammabilità, si forma una fiamma.

È la parte visibile del fuoco, che consiste principalmente di anidride carbonica, vapore acqueo, ossigeno e azoto. Se la temperatura è sufficientemente alta, i gas possono essere ionizzati per produrre plasma. A seconda di quali sostanze vengono accese e di quali impurità vengono fornite dall'esterno, il colore della fiamma e l'intensità del fuoco saranno differenti. Il fuoco, nella sua forma più comune, può portare a un incendio che può causare danni fisici se bruciato. Il fuoco è un processo importante che colpisce i sistemi ecologici di tutto il mondo. Gli effetti benefici del fuoco includono la stimolazione della crescita e il mantenimento di vari sistemi ecologici.

Ruggine

Proprio come il fuoco, anche il processo di arrugginimento è un processo ossidativo. Solo non così veloce. La ruggine è un ossido di ferro, solitamente un ossido rosso, formato dalla reazione redox di ferro e ossigeno in presenza di acqua o aria. Diverse forme di ruggine si distinguono sia visivamente che spettroscopicamente e si formano in circostanze diverse. Dato abbastanza tempo, ossigeno e acqua, qualsiasi massa di ferro alla fine si trasformerà completamente in ruggine e si decomporrà. La superficie è traballante e lassa e non protegge il ferro sottostante, a differenza della patina delle superfici in rame.

Un esempio di fenomeno chimico, ruggine, è un termine generale per la corrosione del ferro e delle sue leghe come l'acciaio. Molti altri metalli si corrodono allo stesso modo, ma gli ossidi risultanti non sono comunemente indicati come ruggine. Esistono altre forme di questa reazione come risultato della reazione tra ferro e cloruro in un ambiente privo di ossigeno. Un esempio è il rinforzo utilizzato nei pilastri in calcestruzzo sottomarino, che genera ruggine verde.

Cristallizzazione

La crescita cristallina è un altro esempio di fenomeno chimico. È un processo in cui un cristallo preesistente diventa più grande all'aumentare del numero di molecole o ioni nelle loro posizioni nel reticolo cristallino. Un cristallo è definito come atomi, molecole o ioni disposti in uno schema ripetitivo ordinato, un reticolo cristallino che si estende in tutte e tre le dimensioni spaziali. Pertanto, la crescita dei cristalli differisce dalla crescita delle goccioline liquide in quanto durante la crescita, le molecole o gli ioni devono cadere nelle posizioni reticolari corrette affinché un cristallo ordinato cresca.

Quando le molecole o gli ioni sono posti in una posizione diversa da quelle in un reticolo cristallino ideale, si formano difetti cristallini. Tipicamente, le molecole o gli ioni in un reticolo cristallino sono intrappolati nel senso che non possono spostarsi dalle loro posizioni, e quindi la crescita dei cristalli è spesso irreversibile, poiché quando le molecole o gli ioni sono a posto nel reticolo in crescita, sono fissati in esso. La cristallizzazione è un processo comune sia nell'industria che nel mondo naturale e la cristallizzazione è generalmente intesa come costituita da due processi. Se un cristallo non esisteva in precedenza, allora un nuovo cristallo deve essere nucleato e quindi deve subire una crescita.

L'origine chimica della vita

L'origine chimica della vita si riferisce alle condizioni che avrebbero potuto esistere e, quindi, hanno contribuito all'emergere delle prime forme di vita duplicate.

Il primo esempio di fenomeni chimici in natura è la vita stessa. Si ritiene che la combinazione di reazioni fisiche e chimiche sia stata in grado di portare alla comparsa delle prime molecole, che, riproducendosi, hanno portato all'emergere della vita sul pianeta.

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Zaporizhzhya scuola secondaria di I-III livelli n. 90

Fenomeni chimici nella vita di tutti i giorni e nella vita di tutti i giorni

Studente di classe 7-A

Dmitry Baluev

introduzione

ossidazione del combustibile di reazione chimica

Il mondo che ci circonda, con tutta la sua ricchezza e diversità, vive secondo leggi abbastanza facili da spiegare con l'aiuto di scienze come la fisica e la chimica. E anche al centro dell'attività vitale di un organismo così complesso come una persona non c'è altro che fenomeni e processi chimici.

Sicuramente, hai notato spesso qualcosa come il modo in cui l'anello d'argento di tua madre si scurisce nel tempo. O come un chiodo arrugginisce. O come i tronchi di legno bruciano in cenere. Ma anche se a tua madre non piace l'argento e non hai mai fatto escursioni, hai visto di sicuro come viene prodotta una bustina di tè in una tazza.

Cosa hanno in comune tutti questi esempi? E il fatto che appartengano tutti a fenomeni chimici.

Quindi, gli esempi più comuni di fenomeni chimici nella vita e nella vita di tutti i giorni:

chiodo arrugginito

combustione del carburante

precipitazione

fermentazione del succo d'uva

carta marcia

sintesi di spiriti

orecchino d'argento scuro

l'aspetto di un fiore verde sul bronzo

formazione di calcare nelle caldaie

soda estinguente con aceto

carne in putrefazione

carta bruciata

Vuoi maggiori dettagli? Un esempio elementare è un bollitore in fiamme. Dopo un po', l'acqua inizierà a scaldarsi, quindi a bollire. Sentiremo un sibilo caratteristico, dal collo del bollitore voleranno rivoli di vapore. Da dove viene, perché non era originariamente nei piatti! Sì, ma l'acqua, ad una certa temperatura, inizia a trasformarsi in gas, cambia il suo stato fisico da liquido a gassoso. Quelli. è rimasta la stessa acqua, solo ora sotto forma di vapore. Questo è un fenomeno fisico.

E vedremo i fenomeni chimici se mettiamo un sacchetto di foglie di tè in acqua bollente. L'acqua in un bicchiere o in un altro contenitore diventerà rosso-marrone. Avrà luogo una reazione chimica: sotto l'influenza del calore, le foglie di tè inizieranno a produrre vapore, emettendo pigmenti colorati e proprietà aromatizzanti inerenti a questa pianta. Otterremo una nuova sostanza: una bevanda con caratteristiche solo qualitative specifiche e caratteristiche. Se aggiungiamo qualche cucchiaio di zucchero, si dissolverà (reazione fisica) e il tè diventerà dolce (reazione chimica). Pertanto, i fenomeni fisici e chimici sono spesso correlati e interdipendenti. Ad esempio, se la stessa bustina di tè viene posta in acqua fredda, la reazione non si verificherà, le foglie di tè e l'acqua non interagiranno e lo zucchero non si dissolverà.

Quindi, i fenomeni chimici sono quelli in cui alcune sostanze vengono convertite in altre (acqua in tè, acqua in sciroppo, legno in cenere, ecc.) Altrimenti, un fenomeno chimico è chiamato reazione chimica.

Possiamo giudicare se i fenomeni chimici si verificano da alcuni segni e cambiamenti che si osservano in un particolare corpo o sostanza. Quindi, la maggior parte delle reazioni chimiche è accompagnata dai seguenti "segni di identificazione":

come risultato o nel corso di tale precipitato si forma;

c'è un cambiamento nel colore della sostanza;

può essere rilasciato gas, ad esempio monossido di carbonio durante la combustione;

c'è assorbimento o, al contrario, rilascio di calore;

possibile emissione di luce.

Per osservare i fenomeni chimici, ad es. reazioni si sono verificate, sono necessarie alcune condizioni:

le sostanze reagenti devono essere in contatto, essere in contatto tra loro (cioè le stesse foglie di tè devono essere versate in una tazza con acqua bollente);

è meglio macinare le sostanze, quindi la reazione procederà più velocemente, l'interazione avverrà prima (lo zucchero semolato si dissolverà prima, si scioglierà in acqua calda piuttosto che in acqua grumosa);

perché si verifichino molte reazioni, è necessario modificare il regime di temperatura dei componenti che reagiscono raffreddandoli o riscaldandoli a una certa temperatura.

È possibile osservare empiricamente il fenomeno chimico. Ma puoi descriverlo su carta usando un'equazione chimica (l'equazione di una reazione chimica).

Alcune di queste condizioni funzionano anche per il verificarsi di fenomeni fisici, ad esempio un cambiamento di temperatura o il contatto diretto di oggetti, corpi tra loro. Ad esempio, se colpisci la testa del chiodo abbastanza forte con un martello, può deformarsi, perdere la sua forma normale. Ma rimarrà la testa del chiodo. Oppure, quando accendi la lampadina nella rete, il filamento di tungsteno al suo interno inizierà a riscaldarsi e a brillare. Tuttavia, la sostanza di cui è fatto il filamento rimarrà lo stesso tungsteno.

Ma diamo un'occhiata a qualche altro esempio. Dopotutto, sappiamo tutti che la chimica non avviene solo nelle provette di un laboratorio scolastico.

1. Fenomeni chimici nella vita quotidiana

Questi includono quelli che possono essere osservati nella vita quotidiana di una persona moderna. Alcuni di loro sono abbastanza semplici e ovvi, chiunque può osservarli nella propria cucina, come esempio di preparazione del tè.

Quali altri fenomeni puoi osservare nella vita di tutti i giorni? Ad esempio, i fenomeni chimici includono la combustione del carburante in un motore.

Per semplificare, la reazione di combustione del carburante in un motore può essere descritta come segue: ossigeno + carburante = acqua + anidride carbonica.

Successivamente, gli atomi di idrogeno e carbonio si combinano con atomi di ossigeno, si formano acqua e anidride carbonica.

Idealmente, la reazione della combustione completa del carburante dovrebbe assomigliare a questa: CnH2n + 2 + (1,5n + 0,5) O2 = nCO2 + (n + 1) H2O. In realtà, i motori a combustione interna non sono così efficienti. Supponiamo che, se l'ossigeno non è sufficiente durante la reazione, si forma CO come risultato della reazione. E con una maggiore mancanza di ossigeno, si forma la fuliggine (C).

Anche la formazione di placca sui metalli a causa dell'ossidazione (ruggine sul ferro, patina sul rame, scurimento dell'argento) appartiene alla categoria dei fenomeni chimici domestici.

Prendi l'hardware come esempio. La ruggine (ossidazione) si verifica sotto l'influenza dell'umidità (umidità dell'aria, contatto diretto con l'acqua). Il risultato di questo processo è l'idrossido di ferro Fe2O3 (più precisamente, Fe2O3 * H2O). Puoi vederlo come un rivestimento sciolto, ruvido, arancione o bruno-rossastro sulla superficie dei prodotti in metallo.

Un altro esempio è una patina verde sulla superficie dei prodotti in rame e bronzo. Si forma nel tempo sotto l'influenza dell'ossigeno atmosferico e dell'umidità: 2Cu + O2 + H2O + CO2 = Cu2CO5H2 (o CuCO3 * Cu (OH) 2). Il risultante carbonato di rame si trova anche in natura, sotto forma di minerale malachite.

E un altro esempio di una lenta reazione ossidativa di un metallo in condizioni domestiche è la formazione di un rivestimento scuro di solfuro d'argento Ag2S sulla superficie di oggetti in argento: gioielli, posate, ecc.

Torniamo in cucina. Qui puoi considerare alcuni fenomeni chimici più curiosi: la formazione di incrostazioni in una teiera è uno di questi.

Quando tale acqua viene riscaldata, questi sali vanno incontro a decomposizione in anidride carbonica e precipitato insolubile (CaCO3 e MgCO3). Puoi osservare questi depositi solidi guardando nel bollitore (oltre che guardando gli elementi riscaldanti di lavatrici, lavastoviglie e ferri da stiro).

E senza un altro fenomeno chimico, non ci sarebbero gustose torte e focacce della mamma: stiamo parlando di spegnere la soda con l'aceto.

Quando la mamma spegne la soda in un cucchiaio con aceto, si verifica la seguente reazione: NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + H2O + CO2. L'anidride carbonica risultante tende a lasciare l'impasto - e quindi cambia la sua struttura, lo rende poroso e sciolto.

2. Fenomeni chimici interessanti

Vorrei aggiungere alcune cose interessanti. Tra i tanti, tantissimi fenomeni inventati dalla natura e dall'uomo, ce ne sono di particolari, difficili da descrivere e da spiegare. Anche la combustione dell'acqua appartiene a loro. Come può questo, chiedi, perché l'acqua non brucia, è usata per spegnere il fuoco? Come può bruciare? Ecco la cosa.

La combustione dell'acqua è un fenomeno chimico in cui i legami ossigeno-idrogeno vengono rotti nell'acqua con una miscela di sali sotto l'influenza delle onde radio. Il risultato è ossigeno e idrogeno. E, naturalmente, non è l'acqua stessa che brucia, ma l'idrogeno.

Allo stesso tempo, raggiunge una temperatura di combustione molto elevata (più di millecinquecento gradi), inoltre durante la reazione si forma nuovamente acqua.

Ma non solo in acqua, ma anche a terra, si possono osservare sorprendenti fenomeni chimici. Se hai avuto la possibilità di visitare una grotta naturale, sicuramente potresti vedere lì bizzarri, bellissimi "ghiaccioli" naturali che pendono dal soffitto - stalattiti. Come e perché compaiono è spiegato da un altro interessante fenomeno chimico.

Un chimico, guardando una stalattite, vede, ovviamente, non un ghiacciolo, ma carbonato di calcio CaCO3. La base per la sua formazione sono le acque reflue, il calcare naturale e la stessa stalattite è costruita a causa della precipitazione del carbonato di calcio (crescita verso il basso) e della forza di coesione degli atomi nel reticolo cristallino (crescita in larghezza).

A proposito, formazioni simili possono salire dal pavimento al soffitto: sono chiamate stalagmiti. E se stalattiti e stalagmiti si incontrano e crescono insieme in solide colonne, sono chiamate stalagnate.

Conclusione

La fermentazione consente di cucinare il cibo e un simile fenomeno chimico di putrefazione decompone le proteine in composti più semplici e le restituisce al ciclo delle sostanze in natura.

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