Билет 1
1. Периодический закон (основной закон химии) был открыт Меделеевым в то время, когда в науке господствовало атомно-молекулярное учение, согласно которому атомы химических элементов отличаются друг от друга размерами, свойствами, массой. Именно это последнее постоянное свойство атомов Менделеев взял за основу сравнения химических элементов. До него при попытках классифицировать химические элементы их делили по какому-либо одному признаку: либо по химическим свойствам, либо по валентности, либо по относительной атомной массе. В отличие от предшественников Менделеев для классификации элеменетов использовал два основных признака - значения атомных масс и химические свойства элементов. Расположив 63 извесных в то время элемента в порядке возрастания их атомных масс, Менделеев получил ряд химических элементов, где он обнаружил периодическую повторяемость химических свойств, которая легла в основу периодического закона химических элементов.
На основе периодического закона Менделеев составил естественную классификацию химических элементов - периодическую систему, которая отражена в таблице "ПСХЭ". Она состояит из семи периодов и восьми групп.
Периоды - это горизонтальные ряды таблицы, они подразделяются на малые и большие. В малых периодах находится 2 элемента (1ый период) или 8 элементов (2й, 3й периоды), в больших - 18 элементов (4й, 5й периоды) или 32 (6й период), 7й период ещё не закончен. Каждый период начинается с типичного щелочного металла, а заканчивается типичным неметаллом (галогеном) и благородным газом.
Вертикальные столбцы называются группами элементов. Каждая группа делится на две подгруппы: главную и побочную. Главные подгруппы включают элементы малых и больших периодов; химические свойства их изменяются от неметаллических к металлическим (например, в главной подгруппе 5ой группы азот - неметалл, а висмут - металл). Все элементы побочных подгрупп - переходные металлы, они образуют высшие оксиды и гидроксиды, обладающие амфотерными или даже кислотными свойствами.
Высшая валентность элементов в соединениях с кислородом, как правило, численно равна номеру группы, в которую они входят.
В конце 19го века - начале 20го физики доказали, что атом является сложной частицей и что в атоме каждого элемента присутствуют протоны, нейтроны и электроны. Протоны и нейтроны состредоточены в ядре атома, а электроны движутся вокруг него. Атом - частица электронейтральная, т.е. не имеющая заряда. Ядро же заряжено положительно, но его заряд нейтрализуется суммарным, отрицательным зарядом всех электронов. Например, если ядро атома имеет заряд +8, то вокруг него движется 8 электронов, каждый из которого имеет заряд, равный -1.
Теория строения атома дала физическое обоснование периодическому закону, позволила объяснить его основные положения и выводы.
Эксперементально было установлено, что порядковые (атомные) номера химических элементов численно равны зарядам ядра их атомов.
С тех пор как учёные выявили физический смысл порядкового номера элемента, периодичсекий закон формулируется так: свойства простых веществ, а так же состав и свойства соединений химических элементов находтся в периодической зависимости от заряда ядра атомов.
Число электронных слоёв в атоме совпадает с номером периода, в котром находится химический элемент.
Электронная оболочка атома каждого следующего элемента в периоде периодической системы повторяет строение электронной оболочки предыдущего элемента, но отличается от ней на один электрон.
Свойства химических элементов, расположенных в порядке возрастания заряда ядра, изменяются периодически потому, что периодически повторяется сходное строение внешнего слоя атомов элементов.
Периодический закон положил начало современному этапу развития химии. С его открытием появилась возможность предсказывать новые элементы и описывать их свойства, а три их них - галлий, скандий и германий - Менделеев не только предсказал, но и дал точное описание их свойств. В настоящее время в периодической системе уже 116 элементов, как найденных в природе, так и полученных искусственно.
С помощью периодического закона были исправленны атомные массы и уточнены валентности некоторых элементов и взаимообусловленность их свойств.
Периодический закон подтвердил наиболее общин законы развития природы, открыл путь к познанию строения атома.
2. Предельные углеводороды, или алканы – это соединения, состав которых выражается общей формулой CnH2n+2, где n – число атомов углерода. В молекулах предельных углеводородов атомы углерода связаны между собой простой (одинарной) связью, а все остальные валентности насыщены атомами водорода. Алканы также называют насыщенными углеводородами, или парафинами.
Первым членом гомологического ряда алканов является метан CH4. Окончание -ан является характерным для названий предельных углеводородов. Далее следуют этан C2H6, пропан С3H8, бутан С4H10. Начиная с пятого углеводорода, название образуется из греческого числительного, указывающего число углеродных атомов в молекуле, и окончания -ан. Это пентан C5H12, гексан C6H14, гептан C7H16, октан C8H18, нонан C9H20, декан C10H22 и т.д.
В предельных углеводородах атом углерода находится в состоянии sp3-гибридизации. Это означает, что у него имеются четыре одинаковые sp3-гибридные орбитали, способные образовывать четыре -связи.
Но молекула метана в действительности имеет тетраэдрическую форму, а не плоскую.
Электронное и пространственное строение других представителей предельных углеводородов сходно со строением молекулы метана.
В молекуле этана C2H6 химическая связь образуется между С-атомами перекрыванием двух гибридных электронных облаков.
В связи с тем, что гибридные электронные облака С направлены к вершинам тетраэдра, при образовании молекулы пропана C3H8 углеродная цепь принимает зигзагообразную форму. Расстояние между центрами атомов С составляет 0,154 нм (1,5 ).
Основные свойства метана:
1) это газ без цвета и запаха (СН4);
2) в два раза легче воздуха;
3) образуется в природе в результате разложения без доступа воздуха остатков животных и растительных организмов;
4) может быть обнаружен в заболоченных водоемах, каменноугольных шахтах;
5) содержится в природном газе, который широко используется в качестве топлива в быту и на производстве;
6) в молекуле метана химические связи атомов водорода с атомом углерода имеют ковалентный характер.
Билет 2
1. Периодическая система химических элементов позволяет описать строение атомов элементов, предсказать свойства образованных ими простых веществ, состав и свойства наиболее характерных соединений, высших оксидов, соответствующих им гидроксидов, а также летучих водородных соединений (если элемент их образует).
Кроме того, химический элемент - это вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Заряд ядра численно равен порядковому номеру элемента в периодической системе, а также он определяет число электронов в атоме. Следовательно, от заряда ядра атома химического элемента зависит его строение, а значит, свойства как самого химического элемента, так и образованных им соединений.
Для изображения схем строения атомов следует помнить, что электронные слои атомов инертных газов называют завершенными, они содержат 2, 8 или 18 электронов, которые образуют устойчивую систему, придавая атому неспособность образовывать химические соединения. Чем ближе к ядру расположены электроны, тем прочнее они связаны с ядром.
Увеличение положительного заряда ядра атомов приводит к накоплению числа электронов на внешнем слое атома (у некоторых элементов больших периодов - на предвнешнем) и периодическому повторению у атомов элементов строения внешнего электронного слоя (энергитического уровня). А поскольку от числа электронов на внешнем слое зависят свойства элементов, то и они периодически повторяются.
Рассмотренные выше положения позволяют охарактеризовать строение атомов химических элементов на примере: а) одного периода; б) одной подгруппы (лучше главной).
Покажем закономерность в изменении свойств химических элементов на примере 4-го, большого периода в зависимости от строения атомов.
Четвёртый период, в отличие от третьего, представляют элементы как главных подгрупп, так и побочных. У элементов главных подгрупп наблюдается заполнение внешних электронных слоёв, а у элементов побочных подгрупп - предвнешних. Так, если у элементов главных подгрупп происходит монотонное увеличение числа внешних электронов, то у элементов побочных подгрупп на внешнем электронном слое находится не более двух электронов, а их накопление идёт на предвнешнем слое.
Заряд ядра и число электронов в атоме возрастает на единицу при переходе от элемента к элементу. В связи с этим закономерно изменяются свойства (в большом периоде это изменение идёт медленне, чем в малом):
1) металлические свойства простых веществ ослабевают и усиливаются неметаллические, которые наиболее выраженны у галогенов; инертные элементы химических соединений почти не образуют.
2) высшая валентность (положительная степень окисления) атомов в оксидах возрастает от 1 до 7.
3) валентность атомов неметаллов (отрицательная степень окисления) в летучих водородных соединениях убывает от 4 до 1.
4) оснОвные свойства высших оксидов и соответствующих им гидроксидов сменяются амфотерными, а затем кислотными.
Закономерности изменения свойств химических элементов в подгруппах можно так же рассмотреть на примере любой группы.
Так, в главной подгруппе первой группы периодической системы находятся щелочные металлы. В группах сверху вниз возрастает число электронных слоёв (оно равно номеру периода), а следовательно, увеличивается радиус атома. Оторвать электрон с внешнего слоя атома, имеющего большой радиус, легче, так как его связь с ядром ослаблена из-за большего удаления от него.
Поэтому в группах с увеличением номера периода (сверху вниз) усиливаются металлические (восстановительные) свойства и химическая активность. Атомы неметаллов, тем более щелочных, в химических реакциях легко отдают электроны внешнего слоя и проявляют степень окисления от +1 до +3. Оксиды и гидроксиды металлов проявляются в оснОвные (щелочные) свойства.
Таким образом, можно утверждать, что количественные изменения связанны с качественными. Это общий закон природы.
2. На основе состава этилена С2Н4, как простейшего непредельного углеводорода, согласно теории химического строения, сохраняется четырёхвалентность углерода, молекула этилена симметрична, т.е. каждый атом углерода в ней связан с двумя атомами водорода, а между атомами углерода устанавливается двойная связь, которая может в результате химических превращений разрываться и присоединять к себе атомы других элементов. Поэтому эти углеводороды называются непредельными (ненасыщенными).
Электронная формула этилена показывает, что каждая валентность атома углерода обусловливается наличием неспаренного электрона в его наружном электронном слое. При образовании двойной связи между атомами углерода образуется вторая, общая для них электронная пара.
Ближайшие гомологи этилена: пропилен, бутилен.
Общая формула углеводородов ряда этилена СnH2n.
Касаясь вопросов изомерии, следует подчеркнуть что, как и у алканов, у алкенов имеет место изомерия углеродного скелета.
Кроме того, изомерия алкенов зависит от:
а) местоположения двойной связи в углеродном скелете.
б) различного расположения атомов в пространстве - это пространственная изомерия (стереоизомерия).
В отличие от предельных углеводородов каждый атом углерода в молекуле этилена соединён не с четырьмя, а с тремя другими атомами (одним атомом углерода и двумя атомами водорода). Следовательно, в гибридизации учавствуют только три орбитали: одна s- и две р-орбитали. Такой вид гибридизации называется "sp-гибридизация". Оставшийся у атомов углерода один p-электрон имеет негибридизированную орбиталь с равномерным распределением электронной плотности по обе стороны ядра. Оси этих орбиталей перпендикулярны плоскости атомных ядер, они частично перекрываются между собой выше и ниже этой плоскости и образуют вторую связь между атомами углерода. Из-за того что боковое перекрывание орбиталей происходит в меньшей степени, вторая связь в этилене оказывается менее прочной, чем первая.
Появление второй связи приводит к тому, что:
а) в молекуле этилена ядра всех атомов расположены в одной плоскости.
б) свободное вращение атомов углерода невозможно без того, чтобы электронные облака второй связи не разомкнулись.
Химические свойства этилена:
1. Взаимодействие с бромом, водородом, бромоводородом, кислородом, перманганатом калия.
2. Реакция полимеризации - соединение молекул алкенов друг с другом с образованием длинных молекул - высокомолекулярное вещество (полимер).
Благодаря высокой химической активности алкены являются ценным сырьём для синтеза многих органических веществ. Так, в результате реакции этилена с хлором получают 1, 2 - дихлорэтан, широко используемый при растворении смол, очистки текстильных материалов и т.п. Его используют так же в сельском хозяйстве в качестве обеззараживающего средства.
Большое значение имеет реакция присоединения воды к этилену: она лежит в основе производства этанола, расходуемого в больших количествах для получения синтетического каучука.
Полимеризацией этилена и пропилена получают пластмассы: полиэтилен и полипропилен, широко применяемый в технике и быту.
Билет 3
1. Под химической связью принимают электрические силы притяжения, которые удерживают частицы друг около друга. В образовании химической связи могут учавствовать атомы, ионы или молекулы. Она образуется парой электронов, которая в электронных формулах обозначается двумя точками.
Химическая связь называется ковалентной, если она образуется между атомами одинаковых неметаллов и атомами разных неметаллов. Её образование происходит за счёт общих электронных пар, связывающих ядра атомов. Общая электронная пара между двумя атомами не всегда находится в равном владении общими атомами. Это зависит от электроотрицательности элементов, т.е. способности удерживать около себя электроны. Её можно определить, сравнивая химические элементы по их положению в периодической системе. Так, при образовании связи между одинаковыми неметаллами, т.е. элементами с одинаковой электроотрицательностью, например атомами фтора, обладание электронной парой для них одинаково. Такую химическую связь называют ковалентной неполярной связью, так как у каждого атома фтора электронная плотность одинакова.
Если же в образовании химической связи учавствуют атомы различных неметаллов, то между ними образуется ковалентная полярная связь. Это можно обьяснить тем, что химические элементы отличаются электроотрицательностью.
Атом, обладающий большей электроотрицательностью, с большей силой притягивает к себе общие электронные пары, вызывая их смещение.
Если атомы связывает между собой одна общая электронная пара, то возникает одна ковалентная связь и она называется простой или одинарной связью.
Если между атомами возникает больше одной общей электронной пары, то связь называют кратной: двойной (две общие пары) или тройной (три общие пары).
Ионная связь возникает между атомами, электроотрицательность которых резко различается, т.е. между типичными металлами и типичными неметаллами. При этом происходит передача электронов более электроотрицательному атому, атомы превращаются в разноимённо заряженные ионы, и между ними возникает электростатическое притяжение.
В результате образуются противоположно заряженные ионы, которые притягиваются.
Химическая связь, осуществляемая за счёт электростатического притяжения между ионами, называется ионной, а соединения, образованные этой связью, называются ионными.
В твёрдом (кристаллическом) состоянии ионные соединения имеют кристаллическую решётку, в узлах которой закономерно расположены положительно и отрицательно заряженные ионы. Такая решетка называется ионной.
Ионных соединений сравнительно немного. Наример, это соли различных кислот, алкоголяты щелочных металлов и др.
Металлическая связь - особый вид химической связи, которая существует в металлах в твёрдом и жидком состоянии. Она обусловлена тем, что в соответствии с положением в периодической систему атомы металлов имеют небольшое число валентных (внешних) электронов (от 1 до 3), которые слабо связаны с ядром атома. В результате от атомов постоянно отрываются электроны, которые свободно перемещаются по всей массе куска металла.
Одни атомы теряют внешние электроны, превращаясь в ионы, а в это же время ранее образовавшиеся ионы приобретают электроны и становятся нейтральными атомами. Это приводит к тому, что кристаллическая решетка металлов состоит из атомов, ионов и свободных электронов. Частицы, которые в данный момент являются ионами, притягиваются к свободным электронам. Но так как каждый атом металла через некоторое время становится ионом и наоборот, а свободные электроны существуют постоянно, то вся система взаимосвязана. Это состояние называется металлической связью. Наличие свободных электронов определяет высокую электро- и теплопроводность металлов, а также их характерный блеск. Эти свойства характерны для веществ с металлической кристаллической решеткой. Общим химическим свойством металлов является их высокая восстановительная способность.
Водородная связь образуется в неорганических и органических соединениях, например, в жидких: аммиаке, фтороводороде, спиртах, кислотах (межмолекулярная); этиленгликоле, белках (внутримолекулярная).
2. Циклопарафины отличаются от соответствующих им алканов тем, что их молекулы содержат на два атома водорода меньше. За счёт отщепления этих атомов замыкается углеродная цепь, и углеводороды, в которых имеется такая цепь, относятся к циклопарафинам.
СnH2n - общая формула циклопарафинов.
Возможность замыкания углеродной цепи обусловлена вращением атомов углерода вокруг одинарных химических связей. В результате крайние атомы углерода могут близко подходить друг к другу, что и позволяет связям замкнуться в кольцо.
По химическим свойсвам циклоалканы похожи на предельные углеводороды. Так, к реакциям замещения более способны циклические углеводороды с большим числом звеньев (циклопентан, циклогексан).
Циклопарафины являются составной частью нефти, встречаются также в эфирных маслах растений.
Некоторые циклопарафины (например, циклопентан) используют как добавку к моторному топливу для повышения его качества в синтезах. Из циклогексана, например, получают капролактам - продукт для производсва синтетического волокна капрона и нейлона.
Билет 4
1. Существуют разные признаки классификации химических реакций:
1) число и состав исходных веществ и продуктов реакции.
2) изменение степени окисления элементов.
3) обратимость процесса.
4) участие катализатора.
5) тепловой эффект.
6) наличие поверхности раздела фаз (гомогенная и гетерогенная реакция).
(1)По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции выделяют следующие их типы: реакция разложения, соединения (в органической химии реакции соединения называют присоединением), замещения (замещением называют реакцию, в результате которой какой-либо атом или функциональная группа замещается на другой атом или функциональную группу), реакция нейтрализации - ионный обмен.
(2)По изменению степени окисления элементов, уавствующих при превращении веществ, выделяют окислительно-восстановительные реакции.
Окислением в органической химии принято считать процесс, приводящий к увеличению числа атомов кислорода или к уменьшению числа атомов водорода в процессе реакции по сравнению с исходным веществом.
Восстановлением, наоборот, процесс уменьшения числа атомов кислорода и увеличением числа атомов водорода. К восстановлению можно отнести присоединение водорода в этилену.
(3)По обратимости химического процесса реакции подразделяют на обратимые и необратимые. Химические реакции, которые протекают при одних и тех же условиях во взаимно противоположных направлениях, называют обратимыми.
Необратимые реакции протекают только в одном направлении и завершаются полным превращением исходных веществ в продукты реакции.
Необратимых реакций не так много. Большинство реакций характеризуются обратимостью, иначе говоря, исходные вещества далеко не всегда полностью превращаются в продукты реакции.
(4)По наличию катализатора в химическом превращении веществ реакции подразделяют на каталитические и некаталитические.
Большинство обменных реакций - это примеры некаталитических превращений веществ.
(5)В зависимости от теплового эффекта реакции подразделяют на экзотермичсекие и эндотермические. Экзотермическими называют реакции, протекающие с выделением энергии. Реакции с поглощением энергии называют эндотермическими.
(6)Наличие поверхности раздела фаз - ещё один признак классификации химических реакций. Если реагирующие вещества и продукты реакции находятся в одной фазе (в жидком ил газообразном состоянии), химическую реакцию считают гомогенной, а отличительной чертой нетерогенной реакции является то, что она происходит на границе раздела фаз: твёрдое вещество - жидкость и т.д.
В органической химии принято выделять ещё один признак - изменение в ходе реакции строения органических соединений. По этому признаку реакцию относят к реакциям изомеризации.
Независимо от того, между какими веществами (органическими или неорганическими) происходят превращения, для них характерны одни и те же признаки классификации и закономерности их протекания. Для того, чтобы указать условия осуществления реакции, необходимо давать характеристику каждой реакции по всем известным признакам.
2. Соединения, содержащие в углеродной цепи две двойные связи, называют диеновыми. Взаимное расположение двойных связей в углеводородах может быть различным.
Большое практическое значение имеют диеновые углеводороды, в молекулах которых двойные связи разделены простой связью. Общая формула этих соединений: СnH2n-2 (как у ацетиленовых углеводородов, следовательно, эти соединених изомерны соединениям с одной тройной связью).
Диеновые углеводороды, имея в молекулах двойные связи, вступают в обычные реакции присоединения, характерные для непредельных углеводородов: обесцвечивают бромную воду, раствор перманганата калия, присоединяют галогеноводороды. Особенностью реакций является возможность присоединения реагента, например брома, не только по месту разрыва той или иной двойной связи, но и по концам молекулы.
Продуктом полимеризации является бутадиеновый (дивиниловый) каучук, а продуктом полимеризации 2-метилбутадиена-1,3 (изопрен) является природный каучук. В этом и состоит их практическая значимость.
В промышленности бутадиен и изопрен получают дегидрированием соответствующих предельных углеводородов.
Билет 5
1. Химическая реакция, которая при одних и тех же условиях идёт как в прямом, так и в обратном направлении, относят к обратимым реакциям. Обратимые реакции характеризуются установлением химического равновесия. Это такое состояние реагирующей смеси, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.
В состоянии равновесия прямая и обратная реакции не прекращаются, еонцентрация исходных веществ и продуктов реакции не меняется. Это свидетельствует о том, что равновесие является подвижным или динамическим.
Обратимые химические реакции имеют большое практическое значение. С их помощью получают многие важные химические продукты (аммиак, оксид серы, метанол). Поэтому важно знать условия, при которых можно изменить скорость реакции, идущей в направлении получения необходимого продукта, т.е. условия смещения химического равновесия.
Какое-либо внешнее воздействие на реакционную смесь смещает равновесие так, чтобы ослабить это воздействие. На состояние химического равновесия оказывают влияние: а) концентрация реагирующих веществ; б) изменение температуры; в) изменение давления.
Так, влияние концентрации веществ можно рассмотреть на примере синтеза аммиака:
N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q
Если увеличить концентрацию воздуха или азота, то это, естественно приведёт к уменьшению концентрации образующегося аммиака, скорость примой реакции при этом увеличится и, следовательно, равновесие сместится в сторону образования аммиака. С другой стороны, увеличение концентрации аммиака смещает равновесие в сторону исходных веществ, так как приводит к увеличению скорости обратной реакции, т.е. разложению аммиака. Таким образом, для увеличения выхода аммиака в производстве его необходимо постоянно удалять из реагирующей смеси, тем самым уменьшая его концентрацию.
На смещение равновесия оказывает влияние температура. Если реакция эндотермическая, то повышение температуры сместит равновесие прямой реакции (поглощение теплоты в результате прямой реакции обеспечивает ослабление эффекта нагревания). Прекращение нагревания, очевидно, приведёт к смещению равновесия влево, в сторону обратной реакции: N2 + O2 ↔ 2NO - Q.
Для экзотермической реакции увеличение температуры влечёт за собой смещение равновесия влево. Наример, окисление оксида серы (IV): 2SO2 + O2 ↔ 2SO3 + Q.
Увеличение температуры приведёт к смещению равновесия в сторону обратной реакции, так как это смещение ослабит воздействие температуры (обратная реакция протекает с поглощением теплоты).
Прямая реакция приводит к уменьшению общего чмсла молекул, поэтому увеличение давления приведёт к смещению равновесия в право (это ослабляет внешнее воздействие).
Понижение давления смещает равновесие системы в сторону бОльших объёмов, т.е. исходных веществ (влево).
Таким образом, влияние давления очень напоминает влияние изменения концентрации реагирующих веществ, но относится практически только к реакциям, идущим между газами.
Катализатор увеличивает скорость как прямой, так и обратной реакции и поэтому не оказывает влияния на смещение химического равновесия, а только способствует его быстрейшему установлению.
2. В молекуле ацетилена С2Н2 на два атома водорода меньше, чем в молекуле этилена. Отсюда следует, что между атомами углерода возникает ещё одна связь: НС=СН - структурная формула. Это свидетельствует об образовании химической связи между атомами углерода за счёт трёх общих электронных пар Н:С С:Н - электронная формула.
Атомы углерода соединены между собой одной сигма-связью и двумя пи-связями, следовательно, каждый атом углерода в молекуле ацетилена соединён только с двумя атомами (атомом углерода и атомом водорода). В гибридизации, таким образом, учавствуют лишь две орбитали - одна s- и одна р-электрона (sр-гибридизация). Два других р-электрона, имеющих негибридизированную орбиталь, при боковом перекрывании с подобными орбиталями другого атома углерода образуют две пи-связи, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях НС=СН. Появление третьей связи обуславливает линейное строение молекулы ацетилена.
Подобно метану и этилену ацетилен начинает гомологический ряд, общая формула которого СnH2n-2. Название таких углеводородов образуют путём замены суффикса -ан на -ин: С2Н2 - этин, С3Н4 - пропин и т.д.
Химические свойства ацетилена схожи с химическими свойствами этилена, но реакция присоединения для ацетилена идёт в две стадии. Сначала по месту одной пи-связи, затем присоединяется вторая молекула брома.
При взаимодействии с водой продуктом реакции, в отличии от подобной реакции с этиленом, является уксусный альдегид (реакция Кучерова).
Билет 6
1. Одни химические реакции происходяи мгновенно, другие медленно. К быстрым относятся, например, реакции обмена. Очень быстро и зачастую со взрывом сгорают пары веществ, используемые в качестве топлива: бензин, керосин, спирт и т.п.
К реакциям, которые происходят медленно, можно отнести окисление серебра на воздухе, разложение пищевых продуктов (белков, жиров, углеводов) и др.
Когда говорят о быстром и медленном течении реакции имеют в виду и скорость. Скорость химической реакции определяют по колличеству вещества, получившемуся или вступившему в реакцию в определённый промежуток времени.
Количественно скорость реакции характеризуется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ или продуктов реакций во времени.
Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ достаточно очевидна, быстрота их протекания зависит от того, что за вещества вступили в реакцию.
Химические реакции происходят, если частицы (молекулы или ионы) реагирующих веществ столкнутся друг с другом. Чем выше концентрация веществ, тем больше вероятность столкновений, что приводит к увеличению скорости реакции.
Из курса физики известно, что скорость движения молекул зависит от температуры. С ростом температуры движение молекул (ионов) происходит быстрее. Если скорость движения молекул увеличивается, то повышается вероятность столкновения частиц, которые могут прореагировать между собой. Нагревание снабжает частицы новым запасом энергии, делает их более активными. Это приводит к увеличению скорости реакции.
Ещё одним фактором, влияющим на скорость реакции, являются катализаторы - вещества, ускоряющие реакции. К концу реакции они остаются практически неизменными.
Реакции, идущие с участием катализаторов, называются каталитическими.
Различают гомогенный и гетерогенный катализ. Гомогенный катализ осуществляется в одной среде. Гетерогенный катализ осуществляется на границе раздела фаз.
2. К ароматическим углеводородамотносятся вещества, в молекулах которых имеется циклическая цепь из шести углеродных атомов с особым характером связи.
Простейший и самый важный представитель ароматических углеводородов - бензол С6Н6. Гомологический ряд бензола: С6Н6 - бензол, С7Н8 - метилбензол, С8Н10 - этилбензол и т.д. Общая формула гомологов СnН2n-6.
Структурные формулы:
Химические свойства:
1) реакции замещения за счёт связи С-Н протекают легче, чем у предельных углеводородов.
2) реакции присоединения за счёт разрыва пи-электронной системы протекают труднее, чем у непредельных углеводородов.
3) реакция горения бензола доказывает, что это органическое вещество - углеводород.
По свойствам бензол занимает как бы промежуточное положение между предельными и непредельными углеводородами. В этом проявляются особенности его электронного строения, которые ещё раз подтверждают зависимость свойств веществ от их строения.
Источники получения бензола: каменноугольная смола, газы, образующиеся при коксовании угля и перегонке нефти.
Применение бензола обусловлено его химическими свойствами: капролактам, органические кислоты, фенол, красители, взрывчатые и лекарственные вещества.
Такое же применение имеют его гомологи, например метилбензол может служить в качестве добавки к моторному топливу.
Билет 7