Ознайомлення 2

​1. 𝑉𝐼𝐼𝐼 ст. китайський учений Мао встановив наявність у повітрі газу, який підтримує дихання і горіння.

2. Видатний шведський хімік Карл Вільгельм Шеєле у 1771 р. відкрив кисень.

3. У 1774 р. англійський вчений Джозеф Прістлі здобув кисень розкладом меркурій(𝐼𝐼)оксиду.

4. Антуан Лоран Лавуазьє у 1775 р. експериментально довів, що кисень є складовою частиною повітря.

​Оксиген. Кисень

​За звичайних умов кисень — безбарвний газ без смаку і запаху, важчий за повітря. Погано розчиняється у воді (в 1 л можна розчинити лише 0,04 г кисню), але цього достатньо для існування у водоймах риб та різноманітних живих організмів, які дихають розчиненим у воді киснем. Кисень підтримує горіння. При температурі −183° С кисень зріджується (утворюється блакитна рідина), а при −219° С — твердне, утворюючи кристали синього кольору.

 

Оксиген входить до складу більшості органічних сполук. Він становить 50 — 90 % маси тканин рослин і тварин.

​Озон 𝑂3 утворюється з кисню під час грози, при окисненні смоли хвойних дерев і під дією сонячного випромінювання. У лабораторії його отримують в озонаторах. За звичайних умов озон — безбарвний (у товстих шарах — блакитний) газ із запахом, важчий за повітря. Озон є отруйним. Він згубно діє на бактерії і застосовується для знезараження повітря і питної води.

 

У верхніх шарах атмосфери існує озоновий шар, який захищає все живе від згубного впливу ультрафіолетового випромінювання.

​https://www.youtube.com/watch?v=Ys4ARLuVmp4

2 КМnО₄ = K₂MnO₄ +MnO₂ + O₂↑

Дж. Прістлі
2 HgO = 2 Hg + O₂↑

Реакції, під час яких з однієї складної речовини утворюється декілька нових речовин, називаються реакціями розкладу.

​MnO₂

2Н₂О₂ = 2H₂O+O₂↑

Речовина, яка прискорює хімічну реакцію або спричиняє її перебіг, залишаючись незмінною після реакції, називається каталізатором.

Fill in the Blank

Що таке каталізатор?

Open Ended

Реакція розкладу - це ... .

​Розкладаються при нагріванні з виділенням кисню калій хлорат (тривіальна назва – бертолетова сіль):

t, MnO₂

2 КClО₃ = 2KCl + 3O₂↑ ,

Калій нітрат (тривіальна назва – калійна селітра):

t

2 КNО₃ = 2KNО₂ + O₂↑

Реакції розкладу при дії електричного струму називають електролізом. Воду також можна розкласти електричним струмом і при цьому отримати газ кисень. Іншим продуктом цієї реакції буде водень.

ел. струм
2Н₂О = 2H₂↑+O₂↑

​Збирають кисень або методом витіснення повітря , або методом витіснення води.

Для виявлення кисню користуються жевріючою скіпкою. При

внесенні в кисень вона спалахує.

​Хімічні властивості кисню

Кисень — речовина, яка легко вступає в хімічні реакції і з металами, і з неметалами. Внаслідок цих реакцій утворюються складні речовини — оксиди.

Взаємодія кисню з речовинами називається окисненням.

Окиснення може відбуватися бурхливо, з інтенсивним виділенням тепла і світла, або повільно.

Горіння — це реакція окиснення речовин, що відбуваються з виділенням тепла і світла.

​Не усі речовини реагують з киснем однаково. Інколи реакції окиснення відбуваються без виділення світла, а теплота виділяється поступово. Це реакції повільного окиснення.

 

Процеси окиснення відбуваються і у живих організмах називають диханням.

Під час процесу дихання також мають місце реакцій окиснення органічних речовин, внаслідок чого виділяється енергія, яка забезпечує роботу усіх органів.

Під час взаємодії з киснем з кількох простих речовин утворюються складні речовини. Такі реакції називаються реакціями сполучення.

Реакції сполучення — це реакції, під час яких з двох або більше вихідних речовин утворюється одна складна речовина.

​Взаємодія кисню з простими речовинами

Взаємодія з вуглецем

Якщо розжарити на вогні спиртівки вуглинку і внести її до наповненої киснем колби, вуглинка швидко згорить не утворюючи кіптяви і диму. Якщо у колбу налити вапняної води, вона помутніє, що доводить утворення у колбі вуглекислого газу.

 

𝐶+𝑂₂=𝐶𝑂₂ — вуглекислий газ, або карбон(𝐼𝑉) оксид.

​Взаємодія з воднем

Якщо до наповненої воднем сухої пробірки піднести запалений сірник, ми почуємо приглушений хлопок, що свідчить про те, що водень дуже інтенсивно взаємодіє з киснем. На стінках пробірки появляться крапельки води — це результат взаємодії:

 

2𝐻₂+𝑂₂=2𝐻₂𝑂 — вода, або гідроген оксид.

​Взаємодія з металами

Багато хто з вас запалюючи "бенгальські вогні", не здогадувався, що таким чином проводив хімічну реакцію — окиснення металів киснем.

Деякі метали реагують бурхливо, з виділенням тепла і світла:

 

2𝑀𝑔+𝑂₂=2𝑀𝑔𝑂 — магній оксид.

​Для протікання деяких потрібні роки. Наприклад, мідь, яка має жовто-червоне забарвлення, повільно окиснюючись набуває зеленого забарвлення:

 

2𝐶𝑢+𝑂₂=2𝐶𝑢𝑂 — купрум(𝐼𝐼) оксид.

​У результаті взаємодії кисню з простими речовинами утворюються оксиди.

Оксиди — складні речовини, утворені двома елементами, один з яких Оксиген.

​Оксиген — найпоширеніший хімічний елемент на Землі. У земній корі його масова частка складає близько 49,5%. Кисень входить до складу води, різних мінералів, гірських порід, глини, піску, органічних сполук. Міститься у всіх живих організмах. У вигляді простої речовини кисень знаходиться у повітрі, в якому його об'ємна частка становить приблизно 21 %, а масова — 23 %.

Колообіг Оксигену включає наступні процеси:

• витрати кисню (на окиснення речовин у природі та побуті, дихання, витрати під час горіння);

• утворення кисню (наприклад, у процесі фотосинтезу);

• взаємоперетворення оксигеновмісних сполук.

​Реакція фотосинтезу:

 

Вільний кисень нашої планети утворився і зберігається завдяки процесу  фотосинтезу:

 

6𝐶𝑂₂+6𝐻₂𝑂=світло, хлорофіл 𝐶₆𝐻₁₂𝑂₆+6𝑂₂.

 

Процеси дихання, гниття і горіння діють в протилежному напрямку і переводять атмосферний кисень в вуглекислий газ і воду:

 

𝐶₆𝐻₁₂𝑂₆+6𝑂₂=6𝐶𝑂₂+6𝐻₂𝑂.

 

​Застосування кисню:

• дихання тварин, рослин, людини;

• використовується кисень для забезпечення життєдіяльності на підводних човнах і космічних кораблях, при роботі водолазів, пілотів;

• застосовують у медицині в лікувальних цілях;

• горіння і гниття органічних речовин;

• згоряння палива у двигунах;

• у металургійній промисловості кисень використовується при виплавці чавуну і сталі;

• у суміші з воднем або ацетиленом кисень застосовується для різання і зварювання металів;

• кисень застосовують як окиснювач ракетного палива та під час хімічних реакцій.

​Основні джерела забруднення повітря шкідливими речовинами:

• промислове виробництво різноманітних речовин і матеріалів;

• спалювання різних видів палива;

• побутові й промислові відходи;

• пожежі і діючі вулкани під час їх виверження.

  Оксиди Сульфуру, Нітрогену, Карбону, амоніак 𝑁𝐻₃, сірководень 𝐻₂𝑆, метан 𝐶𝐻₄, та інші гази, які потрапляють у повітря внаслідок гниття органічних решток, виверження вулканів, роботи хімічних заводів, є забруднювачами повітря. Серед випадкових домішок у повітрі також нерідко трапляються дрібні частинки сажі й мінеральних речовин, а також різні мікроорганізми.

​Вода — універсальний розчинник. У воді розчиняються тверді, рідкі та газоподібні речовини, утворюючи водні розчини.

Якщо одним з компонентів розчину є вода, то:

• такі розчини називаються водними розчинами;

• вода у них є розчинником;

• інший компонент розчину називається розчиненою речовиною.

 Розчини — однорідні системи, що складаються з молекул розчинника і частинок розчиненої речовини, між якими відбуваються хімічні або фізичні взаємодії.

​Учені на основі практичних досліджень сворили довідкову таблицю для визначення розчинності окремих речовин.

​Масу розчину можна знайти додавши масу розчинника до маси розчиненої речовини:

 

𝑚(розчину)=𝑚(розчинника)+𝑚(речовини)

​Вода — найпоширеніший розчинник серед усіх існуючих у природі. Потрапляючи у воду, речовина під впливом молекул води розпадається на окремі молекули або йони.

Розчин може мати забарвлення (наприклад, розчин калій перманганату (марганцівки)), або бути безбарвним (наприклад, розчин цукру).

 

Розчинником може бути не тільки вода. Властивість ацетону розчиняти різні органічні речовини використовують в засобах для очищення фарбованих або лакованих поверхонь.

 

Спиртові розчини використовуються в парфумерії та медицині.

​Під час роботи з розчинами важливо знати їхній кількісний склад, зокрема масову частку розчиненої речовини. Цю важливу кількісну характеристику завжди зазначають на етикетках хімічних реактивів, харчових продуктів, лікарських засобів у формі розчинів.

Кількісна характеристика зазначена на етикетках означає, наприклад, масова частка йоду в його спиртовому розчині становить 5 %; масова частка амоніаку в його водному розчині - 10 %; масова частка оцтової кислоти у столовому оцті – 9 %, а масова частка гідроген пероксиду в його водному розчині - 3 % .

​Кількість розчиненої речовини, що міститься в даній кількості розчину або розчинника, називають його концентрацією.

На практиці зручніше вимірювати об’єм розчину, а не його масу. Ці величини пов’язані через густину ρ:

Задача №1​

У розчині масою 600 г міститься 100 г цукру. Обчисліть масову частку розчиненої речовини у такому розчині.

Fill in the Blank

Задача №1​

У розчині масою 500 г міститься 100 г цукру. Обчисліть масову частку розчиненої речовини у такому розчині.

/

=

%

Fill in the Blank

Задача №2

Цукор масою 80 г розчинили у воді масою 240 г. Обчисліть масову частку цукру в утвореному розчині.

/

=

%

Fill in the Blank

Задача №3

До розчину масою 200 г з масовою часткою розчиненої солі 30 % долили 100 мл води. Обчисліть масову частку розчиненої солі у новому розчині.

.

,

=

.

=

.

/

=

%

Fill in the Blank

Задача №4

Обчисліть масову частку розчиненої речовини в розчині, який утворюється в результаті змішування 20 г цукру і 180 г води.

/

=

%

Fill in the Blank

Задача №5

З розчину масою 300 г і масовою часткою кухонної солі 12 % випарили воду масою 100 г. Яка масова частка розчиненої речовини у розчині, що залишився після цього

Fill in the Blank

Задача №6

Розчин масою 200 г з масовою часткою цукру 15 % розбавили водою об’ємом 100 мл. Обчисліть масову частку цукру в утвореному розчині.

Вода вступає у хімічні реакції з багатьма речовинами. Більшість оксидів так само здатні вступати в хімічні реакції з водою. Речовини, що утворюються в результаті сполучення води з іншими речовинами називаються гідратами.

​Кислотні оксиди

Практично усі кислотні оксиди, за винятком силіцій(𝐼𝑉) оксиду 𝑆𝑖𝑂2, за звичайних умов вступають у реакції сполучення з водою, утворюючи кислоти:

 

𝑆𝑂3+𝐻2𝑂=𝐻2𝑆𝑂4 — сульфатна кислота;

 

𝑁2𝑂5+𝐻2𝑂=2𝐻𝑁𝑂3 — нітратна кислота;

 

𝑃2𝑂5+3𝐻2𝑂=2𝐻3𝑃𝑂4 — ортофосфатна кислота;

 

𝐶𝑂2+𝐻2𝑂=𝐻2𝐶𝑂3 — карбонатна кислота.

 

Оксиди, гідрати яких є кислотами називають кислотними оксидами.

​Кислоти складаються з атомів Гідрогену, які пишуть у формулі на першому місці, і кислотного залишку.

​Переважна більшість кислотних оксидів — це оксиди неметалічних елементів. Але є винятки: якщо металічні елементи проявляють у оксидах високі валентності (вищі за 𝐼𝑉), то  оксиди будуть проявляти кислотні властивості.

Наприклад, до кислотних належать манган(𝑉𝐼𝐼) оксид 𝑀𝑛₂𝑂₇ і хром(𝑉𝐼) оксид 𝐶𝑟𝑂₃.

 

Не усі оксиди неметалів взаємодіють з водою. Наприклад силіцій(𝐼𝑉) оксид 𝑆𝑖𝑂₂ — основна складова частина піску, з водою не взаємодіє. Існує силікатна кислота 𝐻₂𝑆𝑖𝑂₃, але її добувають іншим способом.

​Оксиди металічних елементів взаємодіють з водою з утворенням гідратів, які називаються основами. Розчинні у воді основи називаються лугами.

​Оксиди, гідрати яких є основами, називають основними оксидами. До них належать, в основному, оксиди 𝐼 і 𝐼𝐼 валентних металів. Загальна формула основ — 𝑀𝑒^𝑛(𝑂𝐻)_𝑛, де 𝑛 — валентність елемента.

Гідроксидів є досить багато, але безпосередньо взаємодією оксидів з водою утворюються, в основному, розчинні у воді гідроксиди — луги: 𝑁𝑎₂𝑂+𝐻₂𝑂=2𝑁𝑎𝑂𝐻 Більшість оксидів металічних елементів (𝑁𝑖𝑂, 𝐹𝑒𝑂, 𝐶𝑢𝑂, тощо) не реагують з водою, але їм теж відповідають гідрати оксидів — гідроксиди:

​Кислотні опади.

Причини виникнення.

У газових викидах промислових підприємств, теплоелектростанцій, вихлопних газах автомобільних двигунів містяться невеликі кількості оксидів Сульфуру і Нітрогену. Сірчистий газ SO₂ потрапляє в повітря під час випалювання деяких металічних руд на заводах, спалювання вугілля, яке містить домішки сполук Сульфуру. Внаслідок взаємодії цього газу з атмосферною вологою утворюється сульфітна кислота:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃.

Невелика її частина реагує з киснем і перетворюється на сульфатну кислоту:

2H₂SO₃ + O₂ = 2H₂SO₄.

Оксиди Нітрогену з'являються в атмосфері в результаті реакцій за участю головних компонентів повітря — азоту і кисню. Спочатку за дуже високої температури (під час згоряння палива і пального) відбувається реакція

N₂ + O₂ =^t 2NO.

У неї вступає дуже мала кількість обох газів. Продукт реакції — нітроген(ІІ) оксид — швидко взаємодіє з киснем

2NO + O₂ = 2NO₂,

a нітроген(IV) оксид реагує з атмосферною вологою з утворенням двох кислот — нітритної і нітратної:

2NO₂ + H₂O = HNO₂ + HNO₃.

Усі названі кислоти разом із дощем або снігом потрапляють на земну поверхню. Зафіксовано випадки, коли дощові краплі були такими кислими, як оцет.

​Значення води. Проблема чистішої води.

​Вода — це земне багатство. Цій речовині притаманні унікальні властивості: за певних умов вона може перебувати в рідкому, твердому й газоподібному станах. У кристалічному стані вода володіє інформаційно-енергетичним полем і пам’яттю, яку отримали кристали льоду з рідкої фази. Води Світового океану постійно забруднюються природним і штучним шляхами. Природне забруднення — це стікання у водойми дощових (кислотних) і талих вод, повені після злив, що наносять мул з гір, полів, лугів і рештки відмерлих тваринних і рослинних організмів. Штучне забруднення відбувається через спускання відходів промислових підприємств і населених пунктів у природні водойми. Це спричиняє зміни фізичних і хімічних властивостей води, викликає непридатність її до використання в побуті, у промислових масштабах. Забруднення води відбувається також через випадання кислотних дощів, які впливають на здоров’я людей, рослинність і тваринний світ. Такі дощі руйнують ґрунти, покрівлі будинків, пам’ятки культури й архітектури, вироби з металу тощо. Для приготування їжі та пиття вода має бути чистою, тому її очищають на водоочисних станціях. Охорона вод — цілий комплекс заходів, спрямованих на запобігання забрудненню, засмічуванню та виснаженню вод і усуненню наслідків цих процесів. Вода — це природне багатство, тому потребує дбайливого, ощадливого й раціонального використання. Той, хто набуває таких навичок, набуває елементів власної культури.

Open Ended

На вашу думку, які заходи можна вжити, щоб наступне покоління не переймалося проблемою води?