Хімія. 8 клас. Ярошенко

§ 2. Фізичні й хімічні явища. Рівняння хімічних реакцій

Вивчення параграфа допоможе вам:

  • відновити в пам'яті знання про фізичні й хімічні явища;
  • пригадати, як пишуть рівняння хімічних реакцій.

У природі відбувається безліч змін. Усі вони мають спільну назву — явища. Серед явищ природи розрізняють фізичні, хімічні, біологічні та інші.

Фізичні явища — це такі явища, під час яких змінюється агрегатний стан речовини або форма тіла, але склад речовин залишається незмінним. Тобто одні речовини не перетворюються на інші.

З такими прикладами фізичних явищ, як танення льоду, розчинення цукру у воді, поява на дошці запису крейдою чи олівцем на папері, ви знайомі. Є також багато інших фізичних явищ (мал. 2).

Мал. 2. Фізичні явища: а) блискавка; б) веселка; в) хвиля на воді; г) коливання маятника; д) переливання рідкого металу; е) рух повітряних куль

Хімічні явища, або хімічні реакції, — це такі зміни, під час яких одні речовини перетворюються на інші.

Приклади хімічних явищ: потемніння мідної пластинки при нагріванні, скисання молока, утворення осаду при пропусканні вуглекислого газу через вапняну воду (пригадайте цей дослід з уроків природознавства у 5 класі) та інші (мал. 3).

Мал. 3. Хімічні явища: а) горіння; б) іржавіння заліза; в) фотосинтез

Хімічне рівняння — це умовний запис хімічної реакції (хімічного явища) за допомогою хімічних формул, коефіцієнтів і знаків «+» та «=».

Цифри, написані перед формулами речовин, називаються коефіцієнтами (схема 2).

Схема 2. Рівняння хімічної реакції

Коефіцієнти в рівнянні хімічної реакції записують перед хімічною формулою речовини (у жодному разі не всередині неї між символами двох елементів!) арабськими цифрами. Коефіцієнти записують в один рядок із формулою, їх висота однакова з висотою символів хімічних елементів.

Коефіцієнт 1 у рівняннях не пишеться.

Коефіцієнт належить до всіх хімічних елементів, що є у складі хімічної формули, та до їхніх індексів, наприклад, у записі 2О коефіцієнт 2 належить і до двох атомів Гідрогену, і до одного атома Оксигену. Тож записом позначено 4 атоми Гідрогену та 2 атоми Оксигену (схема 3).

Схема 3. Коефіцієнти в рівнянні

У рівнянні реакції розрізняють ліву та праву частини. У лівій записують формули речовин, що вступають у хімічну реакцію. Їхня загальна назва — реагенти. У правій — формули тих речовин, що утворилися внаслідок реакції. Їхня назва — продукти реакції. У різних реакціях можуть брати участь один або кілька реагентів й утворюватись один чи кілька продуктів реакції.

Перш ніж написати рівняння хімічної реакції, пишуть її схему. У ній також є ліва і права частини, але між ними стоїть стрілка →, а не знак рівності:

Са + О2 СаОсхема хімічної реакції.

Урівняти — означає перетворити схему на рівняння реакції. Необхідно домогтися, щоб кількість атомів кожного елемента до та після реакції була однаковою.

Хімічні рівняння записують із дотриманням закону збереження маси речовин (закону М. В. Ломоносова).

Пригадайте із 7 класу, як формулюється цей закон.

Знак «=» у рівнянні хімічної реакції вказує на те, що кількість атомів кожного хімічного елемента в лівій та правій частинах хімічного рівняння є однаковою. Для цього в рівнянні реакції добирають і записують коефіцієнти. Наприклад, із поданої схеми хімічної реакції між кальцієм і киснем бачимо, що атомів Оксигену до реакції 2, а після реакції — 1. У рівнянні 2Са + О2 = 2СаО коефіцієнтом 2 перед формулою СаО довелося урівняти Оксиген. А щоб кількість атомів Кальцію до та після реакції була однаковою, поставлено коефіцієнт 2 і перед формулою металу кальцію.

Якщо в рівнянні реакції перед хімічною формулою речовини є коефіцієнт, кількість атомів кожного елемента в такому записі визначається добутком коефіцієнта та індексу.

Послідовність дій із написання рівнянь хімічних реакцій є такою:

1) записують формули речовин, що вступають у реакцію (реагентів), і між ними ставлять знак «+»;

2) формули реагентів відділяють від формул продуктів реакції знаком «=»;

3) записують формули продуктів реакції, ставлячи між ними знак «+»;

4) зрівнюють кількість атомів кожного хімічного елемента в лівій та правій частинах хімічного рівняння за допомогою відповідних коефіцієнтів — арабських цифр, що пишуться перед формулою й належать до атомів усіх хімічних елементів формули.

Хімічні реакції поділяють на групи за різними ознаками. У 7 класі ви вже дізналися про реакції сполучення та реакції розкладу.

Реакції, у яких із двох чи більше речовин утворюється одна речовина, називають реакціями сполучення. Реакції, у яких з однієї речовини утворюється дві чи більше речовин, називають реакціями розкладу.

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСНЮ. З написанням рівнянь хімічних реакцій ви ознайомились, вивчаючи в 7 класі хімічні властивості кисню О2. Кисень легко вступає у взаємодію з простими і складними речовинами. Продуктами цих реакцій є складні речовини — оксиди.

Як бачимо, формули оксидів складаються з атомів двох хімічних елементів, один із яких — Оксиген.

Оксиди — бінарні сполуки елемента з Оксигеном (є винятки).

Існують й інші способи одержання оксидів.

Попрацюйте групами

За поданими схемами пригадайте та напишіть рівняння реакцій, що характеризують хімічні властивості кисню.

С + О2 → СО2 — вуглекислий газ, або карбон(IV) оксид

Н2 + О2 → Н2О — вода, або гідроген оксид

S + О2 → SO2 — сірчистий газ, або сульфур(IV) оксид

Mg + О2 → MgO — магній оксид

ВЗАЄМОДІЯ ВОДИ З ОКСИДАМИ МЕТАЛІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ. Нагадаємо хімічні властивості найпоширенішого в природі оксиду — води, вивчені в 7 класі (схема 4).

Схема 4. Хімічні властивості води

Оксиди таких металічних елементів, як Літій, Натрій, Калій, Кальцій, Барій вступають у реакцію сполучення з водою.

Літій гідроксид і кальцій гідроксид є складними речовинами, що мають загальну назву основи. Обидва продукти реакцій розчинні у воді (розчинність першої речовини є значно більшою). Такі основи називають луги. Виявити їх наявність у розчині можна за допомогою індикаторів фенолфталеїну, лакмусу, метилоранжу.

Серед основ більшість нерозчинні у воді речовини. Наприклад, магній гідроксид Mg(OH)2, купрум(ІІ) гідроксид Cu(OH)2. Оскільки вони не розчиняються у воді, то добути їх взаємодією оксиду з водою, як луги, не можна.

Отже, спільним для формул основ є наявність металічного елемента, записаного першим, та одновалентної гідроксильної групи атомів ОН, записаної після нього. Загальна формула основ

ВЗАЄМОДІЯ ВОДИ З ОКСИДАМИ НЕМЕТАЛІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ. Оксиди неметалічних елементів взаємодіють з водою з утворенням кислот, що є речовинами молекулярної будови.

Приклади інших кислот, що утворюються взаємодією води з оксидами: сульфатна кислота Н24, нітратна HNO3, карбонатна H2CO3.

У складі кислот розрізняють атоми Гідрогену та кислотний залишок. Так, кислотним залишком ортофосфатної кислоти є РО4, сульфатної — SО4, нітратної — NO3.

Молекули кислот складаються з одного чи кількох атомів Гідрогену та кислотного залишку.

Кислотний залишок розглядають як цілісну складову частину кислот, її валентність дорівнює кількості атомів Гідрогену.

Існують оксиди неметалічних елементів, які не реагують з водою з утворенням кислот, наприклад SiO2.

Індикатори. Наявність основ (лугів) і кислот у розчині виявляють за допомогою індикаторів.

Індикатори — речовини, які під дією лугів і кислот змінюють свій колір. До індикаторів належать лакмус, фенолфталеїн, метиловий оранжевий (метилоранж).

Таблиця 3

Забарвлення індикаторів у різних середовищах

Користуючись таблицею 3, пригадайте, як змінюються кольори індикаторів у розчинах кислот і лугів.

Хімія — це життя: сторінка природодослідника

Щоб у домашніх умовах визначити наявність лугу чи кислоти, можна скористатися соком квіток, плодів, коренеплодів. Забарвлення їм надають різноманітні речовини-барвники. Вони здатні змінювати свій колір у присутності кислоти чи лугу. Наприклад, сік вишні чи смородини в лужному середовищі посиніє, а в кислому — набуде рожево-червоного кольору. Перевірте це, виконавши досліди.

Дослід 1. Сік вишні чи смородини додайте по черзі до розчину питної соди, оцту, лимонної кислоти, кефіру. Спостерігайте за змінами, що відбудуться.

Дослід 2. Сік вишні чи смородини додайте по черзі до розчину у воді (в теплій воді розчинення відбудеться швидше) мила (господарського чи туалетного), прального порошку. Спостерігайте за змінами, що відбудуться.

Одержані результати спробуйте пояснити.

Набуті знання можуть вам знадобитися в житті, коли виникне потреба з'ясувати наявність чи відсутність кислот і лугів у деяких продуктах харчування, засобах побутової хімії тощо.

Знаємо, розуміємо

1. Що називають хімічним явищем? Яка інша назва хімічних явищ?

2. У чому полягає головна відмінність між фізичними та хімічними явищами? Наведіть приклади.

3. Чим рівняння хімічної реакції відрізняється від її схеми?

4. З дотриманням якого закону пишуть рівняння хімічних реакцій?

5. Назвіть відомі вам фізичні й хімічні властивості води.

Застосовуємо

7. Кисень у лабораторії одержують із речовин, що легко розкладаються при нагріванні. Перетворіть схеми реакцій добування кисню на рівняння.

KClO3 → KCl + O2

Н2О2 → Н2О + О2

KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

HgO → Hg + O2

NaNO3 → NaNO2 + O2

8. Напишіть рівняння реакцій за поданими схемами, укажіть типи.

KNO3 → KNO2 + O2

NO + O2 → NO2

Li2O + H2O → LiOH

H2 + Cl2 → HCl

У якому рівнянні реакцій сума коефіцієнтів є найбільшою, а в якому — найменшою?

9. В одну посудину без етикетки помістили водний розчин соку лимона, в іншу (також без етикетки) — розчин натрій гідроксиду. Як розпізнати ці розчини за допомогою індикаторів?