Химия классификация: Урок 5. классификация химических реакций — Химия — 11 класс — ошкольное образовательное учреждение № 4 «Алёнушка»

Содержание

Урок 5. классификация химических реакций — Химия — 11 класс

Химия, 11 класс

Урок № 5. Классификация химических реакций

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению способов классификации химических реакций и системам классификации химических реакций.

Глоссарий

Гетерогенные реакции – реакции, в которых реагенты и продукты реакции находятся в разных фазах, при этом реакция протекает на границе раздела фаз.

Гомогенные реакции – реакции, в которых реагенты и продукты реакции находятся в одной фазе.

Катализатор – вещество, увеличивающее скорость химической реакции, но само при этом остающееся неизменным.

Необратимые реакции – реакции, протекающие в одном направлении до полного превращения реагирующих веществ в продукты реакции.

Обратимые реакции – реакции, протекающие одновременно в прямом и обратном направлениях в одних и тех же условиях.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции, сопровождающиеся изменением степеней окисления элементов.

Реакции замещения – реакции между простыми и сложными веществами, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе.

Реакции обмена – реакции между двумя сложными веществами, в результате которых они обмениваются своими составными частями.

Реакции разложения – реакции, при которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ.

Реакции соединения – реакции, в результате которых из двух или нескольких исходных веществ образуется одно сложное вещество.

Химическая реакция (химическое превращение) – процесс, в котором одно или несколько веществ превращаются в другие вещества.

Экзотермическая реакция – реакция, сопровождающаяся выделением энергии (тепла).

Эндотермическая реакция – реакция, сопровождающаяся поглощением энергии (тепла).

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Химическая реакция – это процесс, в котором одно или несколько веществ превращаются в другие вещества. Выбирая определённые критерии, которые лягут в основу нашего описания, мы можем классифицировать и описать любую химическую реакцию с разных «точек зрения».

Рассмотрим, какие критерии могут лежать в основе разных классификаций химических реакций.

Первый критерий – число и состав реагирующих и образующихся веществ. Мы можем выделить реакции: соединения, разложения, замещения и обмена. Кроме этого, нам могут встретиться реакции, в ходе которых изменение состава веществ не происходит. Примерами таких реакций будут превращения одних аллотропных модификаций в другие, а также реакции изомеризации.

Если в основу классификации мы положим изменение степени окисления атомов элементов, то все реакции разделятся на две категории: окислительно-восстановительные и реакции, при которых изменение степени окисления не происходит.

В зависимости от использования катализатора, реакции могут являться каталитическими либо некаталитическими.

Если нас заинтересует смещение химического равновесия во время химического превращения, тогда мы увидим, что некоторые реакции окажутся обратимыми, а некоторые будут проходить до конца полностью и безвозвратно – необратимо.

По фазовому составу можно разделить реакции на гомогенные, при которых реагенты и продукты находятся в одной фазе, и гетерогенные, в которых реагенты и продукты находятся в разных фазах, а реакции происходят на границе раздела фаз.

Также реакции можно различить по виду энергии, которая их инициирует: таким образом реакции могут быть радиационные, фотохимические, термохимические и электрохимические.

В зависимости от теплового эффекта можно выделить реакции экзотермические, в ходе которых тепло выделяется, и эндотермические, при которых происходит поглощение тепла.

В заключение, можно посмотреть на реакции с точки зрения их механизма и тогда большинство реакций можно будет разделить на те, которые проходят по радикальному механизму, и те, что проходят по ионному.

Химические реакции следует отличать от ядерных. В результате химических реакций общее число атомов каждого химического элемента и его изотопный состав не меняются. Ядерные же реакции – это процесс превращения атомных ядер в результате их взаимодействия с другими ядрами или элементарными частицами.

Как мы видим, классификация химических реакций многопланова, то есть в ее основу положены различные признаки. Но под любой из таких признаков могут быть отнесены реакции как между неорганическими, так и между органическими веществами.

Для примера рассмотрим реакцию разложения осадка гидроксида меди (II) с образованием оксида меди (II) и воды.

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O

По количеству и характеру реагентов и продуктов эта реакция относится к типу реакций разложения – из одного сложного вещества мы получаем два новых сложных. В ходе реакции степени окисления атомов элементов остаются прежними, значит, это превращение относится к реакциям без изменения степеней окисления. Для осуществления такой реакции нам не требуется катализатор, поэтому это будет превращением некаталитическим. При разложении нерастворимого гидроксида меди (II) мы получаем нерастворимый в воде оксид меди (II), поэтому, если мы попробуем провести реакцию между оксидом меди (II) и водой, у нас ничего не выйдет. Значит, реакция разложения гидроксида меди (II) является необратимой. В качестве реагента выступает твердое вещество, а в качестве продуктов – твердый оксид меди (II) и водяной пар, поэтому по фазовому составу такая реакция является гетерогенной. Реакция разложения гидроксида меди (II) начинается при его нагревании, температура превращения составляет около 80 °С. Значит, по виду энергии, инициирующей реакцию, эта реакция является термохимической. Для «запуска» этой реакции требуется нагревание, следовательно, теплота, которую мы подводим извне, будет поглощаться и полученная энергия будет расходоваться на перестройку структуры. Такая реакция относится к эндотермическим.

В итоге мы видим, что любая химическая реакция может быть одновременно и полно охарактеризована по различным критериям.

Классификация химических реакций разнообразна. Такой комплексный подход позволяет рассмотреть и изучить каждое превращение со всех возможных сторон и понять его максимально полно.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЯ ЗАДАНИЙ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

Пример 1.

Введите формулу недостающего продукта реакции.

CH₃COOH + Ca(OH)₂ → … + H₂O.

Решение

Мы видим, что первое вещество в этой реакции – это уксусная кислота, а второе – гидроксид кальция. Вспоминаем, что реакция между кислотой и основанием – это реакция нейтрализации. Продуктами подобных реакций являются соль и вода. Вода уже записана в правой части уравнения, остается вписать туда формулу соль. Это должна быть кальциевая соль уксусной кислоты – ацетат кальция. Ацетат-ион одновалентен, а ион кальция – двухвалентен, следовательно, на каждый ион кальция приходится два ацетат-иона. Его формула (CH₃COO)₂Ca. Записываем формулу на место пропуска.

Пример 2.

К каким типам реакций относится промышленный синтез аммиака?

Реакция соединения
Реакция обмена
Электрохимическая реакция
Радиохимическая реакция
Гомогенная реакция
Каталитическая реакция

Решение.

Реакция синтеза аммиака: N₂ + H₂ → NH₃

Два простых вещества реагируют друг с другом с образованием сложного вещества. Следовательно, по определению, такая реакция будет реакцией соединения. Значит, «обмен» можно смело вычеркивать. Реакция синтеза аммиака происходит при высокой температуре и очень высоком давлении в присутствии катализатора. Выходит, что по типу энергии, инициирующей реакцию, эта реакция будет термохимической. Такого варианта у нас нет, значит оба предложенных варианта не подходит (электрохимическая и радиохимическая). Мы сказали, что для реакции требуется катализатор, поэтому эта реакция является каталитической. Все три вещества – азот, водород и аммиак – являются газообразными веществами, значит, реакция относится к типу гомогенных.

Классификация химических реакций в неорганической и органической химии | ЕГЭ по химии

Классификация химических реакций в неорганической и органической химии

Химические реакции, или химические явления, — это процессы, в результате которых из одних веществ образуются другие, отличающиеся от них по составу и (или) строению.

При химических реакциях обязательно происходит изменение веществ, при котором рвутся старые и образуются новые связи между атомами.

Химические реакции следует отличать от ядерных реакций. В результате химической реакции общее число атомов каждого химического элемента и его изотопный состав не меняются. Иное дело ядерные реакции — процессы превращения атомных ядер в результате их взаимодействия с другими ядрами или элементарными частицами, например, превращение алюминия в магний:

$↙{13}↖{27}{Al}+ {}↙{1}↖{1}{H}={}↙{12}↖{24}{Mg}+{}↙{2}↖{4}{He}$

Классификация химических реакций многопланова, т.е. в ее основу могут быть положены различные признаки. Но под любой из таких признаков могут быть отнесены реакции как между неорганическими, так и между органическими веществами.

Рассмотрим классификацию химических реакций по различным признакам.

Классификация химических реакций по числу и составу реагирующих веществ. Реакции, идущие без изменения состава вещества

В неорганической химии к таким реакциям можно отнести процессы получения аллотропных модификаций одного химического элемента, например:

$С_{(графит)}⇄С_{(алмаз)}$

$S_{(ромбическая)}⇄S_{(моноклинная)}$

$Р_{(белый)}⇄Р_{(красный)}$

$Sn_{(белое олово)}⇄Sn_{(серое олово)}$

$3О_{2(кислород)}⇄2О_{3(озон)}$.

В органической химии к этому типу реакций могут быть отнесены реакции изомеризации, которые идут без изменения не только качественного, но и количественного состава молекул веществ, например:

1. Изомеризация алканов.

Реакция изомеризации алканов имеет большое практическое значение, т.к. углеводороды изостроения обладают меньшей способностью к детонации.

2. Изомеризация алкенов.

3. Изомеризация алкинов (реакция А. Е. Фаворского).

4. Изомеризация галогеналканов (А. Е. Фаворский).

5. Изомеризация цианата аммония при нагревании.

Впервые мочевина была синтезирована Ф. Велером в 1882 г. изомеризацией цианата аммония при нагревании.

Реакции, идущие с изменением состава вещества

Можно выделить четыре типа таких реакций: соединения, разложения, замещения и обмена.

1. Реакции соединения — это такие реакции, при которых из двух и более веществ образуется одно сложное вещество.

В неорганической химии все многообразие реакций соединения можно рассмотреть на примере реакций получения серной кислоты из серы:

1) получение оксида серы (IV):

$S+O_2=SO_2$ — из двух простых веществ образуется одно сложное;

2) получение оксида серы (VI):

$2SO_2+O_2{⇄}↖{t,p,кат.}2SO_3$ — из простого и сложного веществ образуется одно сложное;

3) получение серной кислоты:

$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ — из двух сложных веществ образуется одно сложное.

Примером реакции соединения, при которой одно сложное вещество образуется из более чем двух исходных, может служить заключительная стадия получения азотной кислоты:

$4NO_2+O_2+2H_2O=4HNO_3$.

В органической химии реакции соединения принято называть реакциями присоединения. Все многообразие таких реакций можно рассмотреть на примере блока реакций, характеризующих свойства непредельных веществ, например этилена:

1) реакция гидрирования — присоединение водорода:

$CH_2{=}↙{этен}CH_2+H_2{→}↖{Ni,t°}CH_3{-}↙{этан}CH_3;$

2) реакция гидратации — присоединение воды:

$CH_2{=}↙{этен}CH_2+H_2O{→}↖{H_3PO_4,t°}{C_2H_5OH}↙{этанол};$

3) реакция полимеризации:

${nCH_2=CH_2}↙{этилен}{→}↖{p,кат. ,t°}{(-CH_2-CH_2-)_n}↙{полиэтилен}$

2. Реакции разложения — это такие реакции, при которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ.

В неорганической химии все многообразие таких реакций можно рассмотреть на примере блока реакций получения кислорода лабораторными способами:

1) разложение оксида ртути (II):

$2HgO{→}↖{t°}2Hg+O_2↑$ — из одного сложного вещества образуются два простых;

2) разложение нитрата калия:

$2KNO_3{→}↖{t°}2KNO_2+O_2↑$ — из одного сложного вещества образуются одно простое и одно сложное;

3) разложение перманганата калия:

$2KMnO_4{→}↖{t°}K_2MnO_4+MnO_2+O_2↑$ — из одного сложного вещества образуются два сложных и одно простое, т.е. три новых вещества.

В органической химии реакции разложения можно рассмотреть на примере блока реакций получения этилена в лаборатории и промышленности:

1) реакция дегидратации (отщепления воды) этанола:

$C_2H_5OH{→}↖{H_2SO_4,t°}CH_2=CH_2+H_2O;$

2) реакция дегидрирования (отщепления водорода) этана:

$CH_3—CH_3{→}↖{Cr_2O_3,500°C}CH_2=CH_2+H_2↑;$

3) реакция крекинга (расщепления) пропана:

$CH_3-CH_2CH_3{→}↖{t°}CH_2=CH_2+CH_4↑. $

3. Реакции замещения — это такие реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы какого-либо элемента в сложном веществе.

В неорганической химии примером таких процессов может служить блок реакций, характеризующих свойства, например, металлов:

1) взаимодействие щелочных и щелочноземельных металлов с водой:

$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2↑$

2) взаимодействие металлов с кислотами в растворе:

$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2↑$;

3) взаимодействие металлов с солями в растворе:

$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$

4) металлотермия:

$2Al+Cr_2O_3{→}↖{t°}Al_2O_3+2Cr$.

Предметом изучения органической химии являются не простые вещества, а только соединения. Поэтому как пример реакции замещения приведем наиболее характерное свойство предельных соединений, в частности метана, — способность его атомов водорода замещаться на атомы галогена:

$CH_4+Cl_2{→}↖{hν}{CH_3Cl}↙{хлорметан}+HCl$,

$CH_3Cl+Cl_2→{CH_2Cl_2}↙{дихлорметан}+HCl$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→{CHCl_3}↙{трихлорметан}+HCl$,

$CHCl_3+Cl_2→{CCl_4}↙{тетрахлорметан}+HCl$.

Другой пример — бромирование ароматического соединения (бензола, толуола, анилина):

$C_6H_6Br_2{→}↖{FeBr_3}{C_6H_5Br}↙{бромбензол}+HBr$.

Обратим внимание на особенность реакций замещения у органических веществ: в результате таких реакций образуются не простое и сложное вещества, как в неорганической химии, а два сложных вещества.

В органической химии к реакциям замещения относят и некоторые реакции между двумя сложными веществами, например, нитрование бензола:

$C_6H_6+{HNO_3}↙{бензол}{→}↖{H_2SO_4(конц.),t°}{C_6H_5NO_2}↙{нитробензол}+H_2O$

Она формально является реакцией обмена. То, что это реакция замещения, становится понятным только при рассмотрении ее механизма.

4. Реакции обмена — это такие реакции, при которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями.

Эти реакции характеризуют свойства электролитов и в растворах протекают по правилу Бертолле, т.е. только в том случае, если в результате образуется осадок, газ или малодиссоциирующее вещество (например, $Н_2О$). {-2}={Mg}↖{+2}SO_4+{H_2}↖{0}↑$

${{Mg}↖{0}-2{e}↖{-}}↙{восстановитель}{→}↖{окисление}{Mg}↖{+2}$

${{2H}↖{+1}+2{e}↖{-}}↙{окислитель}{→}↖{восстановление}{H_2}↖{0}$

2.${2Mg}↖{0}+{O_2}↖{0}={2Mg}↖{+2}{O}↖{-2}$

${{Mg}↖{0}-2{e}↖{-}}↙{восстановитель}{→}↖{окисление}{Mg}↖{+2}|4|2$

${{O_2}↖{0}+4{e}↖{-}}↙{окислитель}{→}↖{восстановление}{2O}↖{-2}|2|1$

Как вы помните, сложные окислительно-восстановительные реакции составляются с помощью метода электронного баланса:

${2Fe}↖{0}+6H_2{S}↖{+6}O_{4(k)}={Fe_2}↖{+3}(SO_4)_3+3{S}↖{+4}O_2+6H_2O$

${{Fe}↖{0}-3{e}↖{-}}↙{восстановитель}{→}↖{окисление}{Fe}↖{+3}|2$

${{S}↖{+6}+2{e}↖{-}}↙{окислитель}{→}↖{восстановление}{S}↖{+4}|3$

В органической химии ярким примером окислительно-восстановительных реакций могут служить свойства альдегидов:

1. Альдегиды восстанавливаются в соответствующие спирты:

${CH_3-{C}↖{+1} {}↖{O↖{-2}}↙{H↖{+1}}+{H_2}↖{0}}↙{\text»уксусный альдегид»}{→}↖{Ni,t°}{CH_3-{C}↖{-1}{H_2}↖{+1}{O}↖{-2}{H}↖{+1}}↙{\text»этиловый спирт»}$

${{C}↖{+1}+2{e}↖{-}}↙{окислитель}{→}↖{восстановление}{C}↖{-1}|1$

${{H_2}↖{0}-2{e}↖{-}}↙{восстановитель}{→}↖{окисление}2{H}↖{+1}|1$

2. Альдегиды окисляются в соответствующие кислоты:

${CH_3-{C}↖{+1} {}↖{O↖{-2}}↙{H↖{+1}}+{Ag_2}↖{+1}{O}↖{-2}}↙{\text»уксусный альдегид»}{→}↖{t°}{CH_3-{Ag}↖{0}{C}↖{+3}{O}↖{-2}{OH}↖{-2+1}+2{Ag}↖{0}↓}↙{\text»этиловый спирт»}$

${{C}↖{+1}-2{e}↖{-}}↙{восстановитель}{→}↖{окисление}{C}↖{+3}|1$

${2{Ag}↖{+1}+2{e}↖{-}}↙{окислитель}{→}↖{восстановление}2{Ag}↖{0}|1$

Реакции, идущие без изменения степеней окисления химических элементов.

К ним, например, относятся все реакции ионного обмена, а также:

многие реакции соединения:

$Li_2O+H_2O=2LiOH;$

многие реакции разложения:

$2Fe(OH)_3{→}↖{t°}Fe_2O_3+3H_2O;$

реакции этерификации:

$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.

Классификация химических реакций по тепловому эффекту

По тепловому эффекту реакции делят на экзотермические и эндотермические.

Экзотермические реакции.

Эти реакции протекают с выделением энергии.

К ним относятся почти все реакции соединения. Редкое исключение составляют эндотермические реакции синтеза оксида азота (II) из азота и кислорода и реакция газообразного водорода с твердым иодом:

$N_2+O_2=2NO – Q$,

$H_{2(г)}+I{2(т)}=2HI – Q$.

Экзотермические реакции, которые протекают с выделением света, относят к реакциям горения, например:

$4P+5O_2=2P_2O_5+Q,$

$CH_4+2O_2=CO_2+2H_2O+Q$.

Гидрирование этилена — пример экзотермической реакции:

$CH_2=CH_2+H_2{→}↖{Pt}CH_3-CH_3+Q$

Она идет при комнатной температуре.

Эндотермические реакции

Эти реакции протекают с поглощением энергии.

Очевидно, что к ним относятся почти все реакции разложения, например:

а) обжиг известняка:

$CaCO_3{→}↖{t°}CaO+CO_2↑-Q;$

б) крекинг бутана:

Количество выделенной или поглощенной в результате реакции энергии называют тепловым эффектом реакции, а уравнение химической реакции с указанием этого эффекта называют термохимическим уравнением, например:

$H_{2(г)}+Cl_{2(г)}=2HCl_{(г)}+92. 3 кДж,$

$N_{2(г)}+О_{2(г)}=2NO_{(г)} – 90.4 кДж$.

Классификация химических реакций по агрегатному состоянию реагирующих веществ (фазовому составу)

Гетерогенные реакции.

Это реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в разных агрегатных состояниях (в разных фазах):

$2Al_{(т)}+3CuCl_{2(р-р)}=3Cu_{(т)}+2AlCl_{3(р-р)}$,

$СаС_{2(т)}+2Н_2О_{(ж)}=С_2Н_2↑+Са(ОН)_{2(р-р)}$.

Гомогенные реакции.

Это реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в одном агрегатном состоянии (в одной фазе):

Классификация химических реакций по участию катализатора

Некаталитические реакции.

Некаталитические реакции идут без участия катализатора:

$2HgO{→}↖{t°}2Hg+O_2↑$,

$C_2H_4+3O_2{→}↖{t°}2CO_2+2H_2O$.

Каталитические реакции.

Каталитические реакции идут с участием катализатора:

$2KClO_3{→}↖{MnO_2,t°}2KCl+3O_2↑,$

${C_2H_5OH}↙{этанол}{→}↖{H_2SO-4,t°}{CH_2=CH_2}↙{этен}↑+H_2O$

Так как все биологические реакции, протекающие в клетках живых организмов, идут с участием особых биологических катализаторов белковой природы — ферментов, все они относятся к каталитическим или, точнее, ферментативным.

Следует отметить, что более $70%$ химических производств используют катализаторы.

Классификация химических реакций по направлению

Необратимые реакции.

Необратимые реакции протекают в данных условиях только в од ном направлении.

К ним можно отнести все реакции обмена, сопровождающиеся образованием осадка, газа или малодиссоциирующего вещества (воды), и все реакции горения.

Обратимые реакции.

Обратимые реакции в данных условиях протекают одновременно в двух противоположных направлениях.

Таких реакций подавляющее большинство.

В органической химии признак обратимости отражают названия-антонимы процессов:

гедрирование — дегидрирование;

гидратация — дегидратация;

полимеризация — деполимеризация.

Обратимы все реакции этерификации (противоположный процесс, как вы знаете, носит название гидролиза) и гидролиза белков, сложных эфиров, углеводов, полинуклеотидов. Обратимость лежит в основе важнейшего процесса в живом организме — обмена веществ.

Классификация химических реактивов по степени чистоты по различным стандартам

1. Классификация химических реактивов, принятая в РФ в соответствии ГОСТ 13867-68.

1.2. Классификация химических реактивов, принятая в других странах.

Обозначение

Квалификация

Процентное содержание основного химического вещества

Характеристика

«тех.»

Технический

менее 95%

Низшая квалификация реактива. Цвет полосы на упаковке — светло-коричневый.

«ч.»

«pur.»

Чистый

Purum

более 98%

Такие реактивы содержат всего 0,1 % примесей. Цвет полосы на упаковке — зелёный

«ч.д.а.»

«p.a.»

Чистый для анализа

Pro Analysi

99%

Эта квалификация характеризует аналитическое применение реактива. Цвет полосы на упаковке — синий.

«х.ч.»

«puriss.»

Химически чистый

Purissimum

99,9%

Высшая степень чистоты химического реактива.

Вещество не должно иметь посторонних запахов и окраски и по внешнему виду должно соответствовать литературному описанию. Цвет полосы на упаковке – красный.

«сп.ч.»

Спектрально чистый

более 99,9%

Предназначены лишь для специальных целей, когда даже миллионные доли процента примеси являются совершенно недопустимыми.

«осч»

«puriss. spec.»

Особо чистый

Purissimum speciale

более 99,9%

Минимальное содержание отдельных примесей (от 0,00001 до 0,0000000001%) и максимально допустимая сумма определяемых примесей. Цвет полосы на упаковке ОСЧ реактивов — жёлтый.

Требования к качеству химических реактивов, выпускаемых в РФ, определяются Государственными Стандартами (ГОСТ) или Техническими Условиями (ТУ) — ГОСТ 13867-68 — Продукты химические. Обозначение чистоты.

http://www.gostedu.ru/43109.html.

Государственная Фармакопея Российской Федерации XI издание «Испытания на чистоту и допустимые пределы примесей».

2. Классификация химических реактивов, принятая в других странах.

Обозначение

Процентное содержание основного химического вещества

Характеристика

extra pure

(особо чистый)

99%

Квалификация extra pure проходит контроль по большому количеству параметров. И эта квалификация отличается особой чистотой: процентное содержание основного химического вещества — не меньше 99%.

for synthesis

(для синтеза)

до 99%

Квалификация for synthesis (относительно небольшое количество контролируемых показателей) имеет более доступную стоимость.

Большая часть реактивов из этой группы имеет процентное содержание основного хим. вещества около 99%.

GR for analysis

(для анализа)

менее 99%

Квалификация GR for analysis изготавливается для осуществления химико-аналитического контроля.

Эти вещества особо чистые, они проходят контроль по наибольшему количеству параметров.

Reagent A.C.S. — реагент высокого качества для лабораторного использования, в соответствии с требованиями Американского химического общества.

USP (Фармакопея США) — вещества, изготовленные в соответствии с действующими правилами производства и удовлетворяющие требованиям Фармакопеи США.

BP (Фармакопея Британская) — вещества, изготовленные в соответствии с действующими правилами производства и удовлетворяющие требованиям Фармакопеи Британской.

DAB (Фармакопея Германии) — вещества, изготовленные в соответствии с действующими правилами производства и удовлетворяющие требованиям Фармакопеи Германии.

Ph. Eur (Фармакопея Европейская) — вещества, изготовленные в соответствии с действующими правилами производства и удовлетворяющие требованиям Фармакопеи Европейской.

HAB (Фармакопея Немецкая Гомеопатическая) — вещества, изготовленные в соответствии с действующими правилами производства и удовлетворяющие требованиям Фармакопеи Немецкой.

Guaranteed Reagent (Гарантированный реагент) — реагент для использования в аналитической химии, который отвечает требованиям Американского химического общества или превосходит их.

AR (Аналитический реагент) — стандартная классификация аналитических реагентов Маллинкродта, подходящих для лабораторного и общего использования. Если реагент также отвечает требованиям Комиссии Американского химического общества по аналитическим реагентам, он будет отмечен как реагент AR.

Первичный стандарт (Primary Standard) — аналитический реагент исключительной частоты, изготовленный специально для стандартизированных волюметрических растворов и приготовления эталонных образцов.

Reagent (Реагент) — высочайшее качество, коммерчески доступное для данного химического вещества. Американское химическое общество официально не устанавливало спецификаций для данного материала.

OR (Органические реагенты) — органические реагенты, которые подходят для проведения исследований.

Purified (Очищенное вещество) — химическое вещество высокого качества, в ситуации, когда официальных стандартов нет. Эта классификация обычно применяется только к неорганическим химическим веществам.

Practical (Вещество, пригодное для практического использования) — химическое вещество хорошего качества, в ситуации, когда официальных стандартов нет. Пригодно для использования в задачах общего назначения. Органические вещества этого класса могут содержать небольшое количество изомеров промежуточных форм.

LabGrade (Лабораторное вещество) — растворители, пригодные для использования в гистологии и общем лабораторном использовании.

USP/GenAR — химические вещества, изготовленные в соответствии с c GMP и удовлетворяющие применимым требованиям 1995 USP 23, Европейской Фармакопеи (Ph. Eur.EP) и Британской Фармакопеи (BP), а также прошедших эндотоксинное тестирование (LAL) при необходимости.

NF — химические вещества, соответствующие требованиям Национального Фармакологического Справочника.

FCC — продукты, соответствующие требованиям Кодекса пищевых химикатов.

Химически чистое вещество (CP) — вещества, чистота которых позволяет использовать их в общих ситуациях.

Technical (Вещество, пригодное для технических целей) — вещество, подходящее для общего промышленного применения.

Стандартные растворы.

Standardized Solintions (Стандартизированные растворы) — Растворы приготовлены из исходных материалов, которые отвечают требованиям Американского химического общества или превосходят их. В случае, если этих требований не установлено, используются химические компоненты высочайшей очистки из других возможных. Все водные растворы приготавливаются с использованием деионизированной воды высокой очистки, отвечающей требованиям классификации реагентов ASTM типа 1. Эти растворы стандартизированы в соответствии со стандартами NIST или первичными стандартами. (Только из растворов, изготовленных из компонентов классификации «Реагент»).

StandARd — Растворы, приготовленные с использованием титрации и стандартов атомической абсорбции. Эти растворы пригодны для использования в методах ACS, USP и NF и общего применения в лаборатории.

Acculute — Стандартные волюметрические концентраты растворов, упакованные в ампулы или запечатанные бутылки.

Дополнительно к вышеуказанным квалификациям химических реактивов по степени чистоты некоторые производители используют индивидуальные обозначения:

MP Biomedicals:

UP (Ultra-Pure) — очень чистый, реальная чистота зависит от вещества.

C (Compendial) — соответствует фармакопейной статье.

PanReac Applichem:

BioChemica — реагенты для университетов и исследовании и разработке в биохимии, молекулярной биологии и биотехнологической индустрии.

Chemicals — реагенты для качественного контроля в фармацевтическом и пищевом производстве, экологических лабораторий и химической промышленности в целом.

Microbiology product — реагенты для экологических анализов воды, воздуха и поверхности, также для пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.

Excipients — сырьё для фармацевтической, пищевой, биофармацевтической, ветеринарной и косметической промышленности.

Классификация химических реакций, с примерами

Наиболее часто под химическими реакциями
понимают процесс превращения исходных веществ (реагентов) в конечные вещества (продукты).

Химические реакции записываются с помощью химических уравнений, содержащих формулы исходных веществ и продуктов реакции. Согласно закону сохранения массы,
число атомов каждого элемента в левой и правой частях химического уравнения одинаково. Обычно формулы исходных веществ записывают в левой части уравнения,
а формулы продуктов – в правой. Равенство числа атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения достигается расстановкой перед формулами веществ
целочисленных стехиометрических коэффициентов.

Химические уравнения могут содержать дополнительные сведения об особенностях протекания реакции: температура, давление, излучение и т.д., что указывается
соответствующим символом над (или «под») знаком равенства.

Все химические реакции могут быть сгруппированы в несколько классов, которым присущи определенные признаки.

Классификация химических реакций по числу и составу исходных и образующихся веществ

Согласно этой классификации, химические реакции подразделяются на реакции соединения, разложения, замещения, обмена.

В результате реакций соединения из двух или более (сложных или простых) веществ образуется одно новое вещество. В общем виде уравнение такой
химической реакции будет выглядеть следующим образом:

A + B (+D) = C

Например:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

2Mg + O₂ = 2MgO.

2FеСl₂ + Сl₂ = 2FеСl₃

Реакции соединения в большинстве случаев экзотермические, т.е. протекают с выделением тепла. Если в реакции участвуют простые вещества, то такие реакции
чаще всего являются окислительно-восстановительными (ОВР), т.е. протекают с изменением степеней окисления элементов. Однозначно сказать будет ли реакция
соединения между сложными веществами относиться к ОВР нельзя.

Реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется несколько других новых веществ (сложных или простых) относят к реакциям разложения. В общем виде уравнение химической реакции разложения будет выглядеть следующим образом:

A= B+ C + D

Например:

CaCO₃CaO + CO₂ ↑ (1)

2H₂O =2H₂ ↑+ O₂↑₍₂₎

CuSO₄ × 5H₂O = CuSO₄ + 5H₂O (3)

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O (4)

H₂SiO₃ = SiO₂ + H₂O (5)

2SO₃ =2SO₂ + O₂ ↑ (6)

(NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂↑ +4H₂O (7)

Большинство реакций разложения протекает при нагревании (1,4,5). Возможно разложение под действием электрического тока (2). Разложение кристаллогидратов,
кислот, оснований и солей кислородсодержащих кислот (1, 3, 4, 5, 7) протекает без изменения степеней окисления элементов, т.е. эти реакции не относятся к
ОВР. К ОВР реакциям разложения относится разложение оксидов, кислот и солей, образованных элементами в высших степенях окисления (6).

Реакции разложения встречаются и в органической химии, но под другими названиями — крекинг (8), дегидрирование (9):

С₁₈H₃₈ = С₉H₁₈ + С₉H₂₀ (8)

C₄H₁₀ = C₄H₆ + 2H₂ ↑ (9)

При реакциях замещения простое вещество взаимодействует со сложным, образуя новое простое и новое сложное вещество. В общем виде уравнение
химической реакции замещения будет выглядеть следующим образом:

A + BC = AB + C

Например:

2Аl + Fe₂O₃ = 2Fе + Аl₂О₃ (1)

Zn + 2НСl = ZnСl₂ + Н₂ (2)

2КВr + Сl₂ = 2КСl + Вr₂ (3)

2КСlO₃ + l₂ = 2KlO₃ + Сl₂ (4)

СаСО₃+ SiO₂ = СаSiO₃ + СО₂ (5)

Са₃(РО₄)₂ + ЗSiO₂ = ЗСаSiO₃ + Р₂О₅ (6)

СН₄ + Сl₂ = СН₃Сl + НСl (7)

Реакции замещения в своем большинстве являются окислительно-восстановительными (1 – 4, 7). Примеры реакций разложения, в которых не происходит изменения
степеней окисления немногочисленны (5, 6).

Реакциями обмена
называют реакции, протекающие между сложными веществами, при которых они обмениваются своими составными частями. Обычно этот термин применяют для реакций с
участием ионов, находящихся в водном растворе. В общем виде уравнение химической реакции обмена будет выглядеть следующим образом:

АВ + СD = АD + СВ

Например:

CuO + 2HCl = CuCl₂ + H₂O (1)

NaOH + HCl = NaCl + H₂O (2)

NаНСО₃ + НСl = NаСl + Н₂О + СО₂↑ (3)

AgNО₃ + КВr = АgВr ↓ + КNО₃ (4)

СrСl₃ + ЗNаОН = Сr(ОН)₃ ↓+ ЗNаСl (5)

Реакции обмена не являются окислительно-восстановительными. Частный случай этих реакций обмена -реакции нейтрализации (реакции взаимодействия кислот со
щелочами) (2). Реакции обмена протекают в том направлении, где хотя бы одно из веществ удаляется из сферы реакции в виде газообразного вещества (3), осадка
(4, 5) или малодиссоциирующего соединения, чаще всего воды (1, 2).

Классификация химических реакций по изменениям степеней окисления

В зависимости от изменения степеней окисления элементов, входящих в состав реагентов и продуктов реакции все химические реакции подразделяются на
окислительно-восстановительные (1, 2) и, протекающие без изменения степени окисления (3, 4).

2Mg + CO₂ = 2MgO + C (1)

Mg⁰ – 2e = Mg²⁺ (восстановитель)

С⁴⁺ + 4e = C⁰ (окислитель)

FeS₂ + 8HNO₃(конц) = Fe(NO₃)₃ + 5NO↑ + 2H₂SO₄ + 2H₂O (2)

Fe²⁺ -e = Fe³⁺ (восстановитель)

N⁵⁺ +3e = N²⁺ (окислитель)

AgNO₃ +HCl = AgCl ↓ + HNO₃ (3)

Ca(OH)₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ ↓ + H₂O (4)

Классификация химических реакций по тепловому эффекту

В зависимости от того, выделяется ли или поглощается тепло (энергия) в ходе реакции, все химические реакции условно разделяют на экзо – (1, 2) и
эндотермические (3), соответственно. Количество тепла (энергии), выделившееся или поглотившееся в ходе реакции называют тепловым эффектом реакции. Если в
уравнении указано количество выделившейся или поглощенной теплоты, то такие уравнения называются термохимическими.

N₂ + 3H₂ = 2NH₃+46,2 кДж (1)

2Mg + O₂ = 2MgO + 602, 5 кДж (2)

N₂ + O₂ = 2NO – 90,4 кДж (3)

Классификация химических реакций по направлению протекания реакции

По направлению протекания реакции различают обратимые (химические процессы, продукты которых способны реагировать друг с другом в тех же условиях, в
которых они получены, с образованием исходных веществ) и необратимые (химические процессы, продукты которых не способны реагировать друг с другом с
образованием исходных веществ).

Для обратимых реакций уравнение в общем виде принято записывать следующим образом:

А + В ↔ АВ

Например:

СН₃СООН + С₂Н₅ОН↔ Н₃СООС₂Н₅+ Н₂О

Примерами необратимых реакций может служить следующие реакции:

2КСlО₃ → 2КСl + ЗО₂↑

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ → 6СО₂↑+ 6Н₂О

Свидетельством необратимости реакции может служить выделение в качестве продуктов реакции газообразного вещества, осадка или малодиссоциирующего
соединения, чаще всего воды.

Классификация химических реакций по наличию катализатора

С этой точи зрения выделяют каталитические и некаталитические реакции.

Катализатором называют вещество, ускоряющее ход химической реакции. Реакции, протекающие с участием катализаторов, называются каталитическими. Протекание
некоторых реакций вообще невозможно без присутствия катализатора:

2H₂O₂ = 2H₂O + O₂ ↑ (катализатор MnO₂)

Нередко один из продуктов реакции служит катализатором, ускоряющим эту реакцию (автокаталитические реакции):

MeO+ 2HF = MeF₂ + H₂O, где Ме – металл.

Примеры решения задач

Домашний Урок

21 мая 2020 г.
Органические вещества. Кислородосодержащие соединения	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Органические вещества. Углеводороды	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

15 мая 2020 г.
Итоговая видеоконсультация по химии	Химия 9 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

12 мая 2020 г.
Генетическая связь между классами неорганических соединений	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Кислоты неорганические и органические	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

5 мая 2020 г.
Электролиз растворов и расплавов. Применение электролиза в промышленности	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Неметаллы	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

29 апреля 2020 г.
Урок 1. Обобщение знаний. Виды химических связей и типы кристаллических решеток	Химия 9 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Урок 2. Обобщение знаний. Электроотрицательность. Степень окисления	Химия 9 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Окислительно-восстановительные реакции в природе, производственных процессах и жизнедеятельности организмов	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Свойства простых веществ – металлов главных и побочных подгрупп	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

6 апреля 2020 г.
Свойства, получение и применение углерода. Синтез-газ как основа современной промышленности	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Общая характеристика элементов IVА-группы	Химия 11 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Строение атома и вещества.	Химия 9 класс	30 минут	Пяткова Ольга Борисовна, старший преподаватель кафедры естественно-математических дисциплин, ГБУ ДПО ЧИППКРО

Классификация веществ. Химия, 8–9 класс: уроки, тесты, задания.

Оксиды

Сложность:
лёгкое

Основания

Сложность:
лёгкое

Соли

Сложность:
лёгкое

Классификация веществ

Сложность:
среднее

Допиши термины

Сложность:
среднее

Распредели вещества по классам

Сложность:
среднее

Свойства простых веществ

Сложность:
сложное

Ряд веществ

Сложность:
сложное

Определи металл

Сложность:
сложное

Согласование классификации и маркировки химических веществ — Глава 19. Экологически безопасное управление использованием токсичных химических веществ, включая предотвращение незаконного международного оборота токсичных и опасных продуктов — Повестка дня на XXI век — Конвенции и соглашения

Повестка дня на XXI век

Принята Конференцией ООН по окружающей среде и развитию, Рио-де-Жанейро, 3–14 июня 1992 года

Раздел II.

Сохранение и рациональное использование ресурсов в целях развития

Глава 19. Экологически безопасное управление использованием токсичных химических веществ, включая предотвращение незаконного международного оборота токсичных и опасных продуктов

Программные области

В. Согласование классификации и маркировки химических веществ

Основа для деятельности

19.24. Надлежащая маркировка химических веществ и распространение документов с данными о безопасности, таких, как МКХБ (международные карточки химической безопасности), и аналогичных печатных материалов на основе оценки их опасности для здоровья людей и окружающей среды являются наиболее простым и эффективным путем для указания того, каким образом можно безопасно обращаться с химическими веществами и использовать их.

19.25. Для безопасной перевозки опасных грузов, включая химические вещества, в настоящее время используется комплексная схема, разработанная в рамках системы Организации Объединенных Наций. В этой схеме в основном учитываются наиболее серьезные опасности, связанные с химическими веществами.

19.26. На мировом уровне пока еще отсутствуют согласованные системы классификации опасностей и маркировки, способствующие безопасному применению химических веществ, в частности, на производстве или в быту и т.д. Классификация химических веществ может использоваться для различных целей и имеет особо важное значение для создания систем маркировки. Опираясь на результаты текущей работы, необходимо разработать согласованные системы классификации опасностей и маркировки.

Цели

19.27. К 2000 году, по возможности, следует создать согласованную на международном уровне классификацию опасностей и совместимую систему маркировки, включающую материалы с данными о безопасности и понятные обозначения.

Деятельность

а) Вопросы управления

19.28. Правительствам, действуя в сотрудничестве с соответствующими международными организациями и промышленностью, когда это представляется целесообразным, следует приступить к осуществлению проекта в целях определения и разработки согласованной классификации и совместимой системы маркировки для химических веществ для ее использования на всех языках Организации Объединенных Наций, включая необходимые пиктограммы. Такая система маркировки не должна приводить к установлению неоправданных барьеров в торговле. Эта новая система должна в максимально возможной степени основываться на существующих системах; ее следует разрабатывать поэтапно, помня о необходимости обеспечения ее совместимости с маркировкой, используемой в различных областях.

b) Данные и информация

19.29. Международным органам, в том числе МПХБ (ЮНЕП, МОТ и ВОЗ), ФАО, Международной морской организации (ИМО), Комитету экспертов Организации Объединенных Наций по перевозке опасных грузов и ОЭСР, в сотрудничестве с региональными и национальными органами, имеющими действующие системы классификации и маркировки и другие системы распространения информации, следует создать координационную группу для:

a) оценки и, при необходимости, изучения существующих систем классификации опасностей и информирования о них в интересах выработки общих принципов создания системы, согласованной на международном уровне;

b) разработки и осуществления плана работ по созданию системы классификации опасностей, согласованной на международном уровне. В этом плане должны быть описаны задачи, которые надлежит выполнить, установлены сроки для их выполнения и распределены поручения между членами координационной группы;

c) разработки согласованной системы классификации опасностей;

d) подготовки предложений по стандартизации терминологии и обозначений, указывающих на характер опасности, для совершенствования мер по снижению опасности химических веществ и упрощения международной торговли и облегчения процедуры перевода соответствующей информации на язык конечного пользователя;

e) разработки согласованной системы маркировки.

Средства осуществления

а) Финансирование и исчисление расходов

19.30. Секретариат Конференции включил расходы на техническую помощь, связанные с этой программой, в смету приведенную в программной области Е. По его оценке, среднегодовая общая сумма расходов (1993–2000 годы) на укрепление международных организаций составит около 3 млн. долл. США, предоставляемых международным сообществом безвозмездно или на льготных условиях. Эта смета расходов носит лишь ориентировочный и приближенный характер и еще не рассматривалась правительствами. Фактический объем расходов и условия финансирования, в том числе любые нельготные условия, будут зависеть, помимо прочего, от конкретных стратегий и программ, решение об осуществлении которых будет принято правительствами.

b) Развитие людских ресурсов

19.31. Правительствам, учреждениям и неправительственным организациям в сотрудничестве с соответствующими организациями и программами Организации Объединенных Наций следует начать проведение учебных курсов и информационных кампаний для облегчения понимания и использования новой согласованной классификации и совместимой системы маркировки химических веществ.

с) Создание потенциала

19.32. При укреплении национального потенциала в управлении использованием химических веществ, включая разработку и внедрение новых систем классификации и маркировки и переход на эти системы, необходимо следить за тем, чтобы при этом не создавались торговые барьеры, и в полной мере учитывать тот факт, что значительное число стран, особенно развивающихся, имеют ограниченные возможности и ресурсы для внедрения таких систем.

1.2: Классификация веществ — Chemistry LibreTexts

Химики изучают структуру, физические свойства и химические свойства материальных веществ. Они состоят из материи , то есть всего, что занимает пространство и имеет массу. Золото и иридий важны, как арахис, люди и почтовые марки. Дым, смог и веселящий газ — это материя. Однако энергия, свет и звук не имеют значения; идеи и эмоции тоже не имеют значения.

Масса объекта — это количество вещества, которое он содержит.Не путайте массу объекта с массой , которая является силой, вызванной гравитационным притяжением, действующим на объект. Масса — это фундаментальное свойство объекта, которое не зависит от его местоположения. С физической точки зрения масса объекта прямо пропорциональна силе, необходимой для изменения его скорости или направления. Более подробное обсуждение различий между весом и массой и единиц, используемых для их измерения, включено в Основные навыки 1 (Раздел 1.9). С другой стороны, вес зависит от местоположения объекта. Астронавт, масса которого составляет 95 кг, весит около 210 фунтов на Земле, но только около 35 фунтов на Луне, потому что гравитационная сила, которую он или она испытывает на Луне, примерно в шесть раз меньше силы, испытываемой на Земле. Для практических целей в лабораториях вес и масса часто используются как взаимозаменяемые. Поскольку считается, что сила тяжести одинакова на всей поверхности Земли, 2,2 фунта (вес) равны 1,0 кг (масса), независимо от местоположения лаборатории на Земле.

В нормальных условиях существует три различных состояния материи: твердые тела, жидкости и газы. Твердые тела относительно жесткие, имеют фиксированные формы и объемы. Скала, например, твердое тело. Напротив, жидкости имеют фиксированные объемы, но текут, принимая форму своих емкостей, таких как напиток в банке. Газы , такие как воздух в автомобильной шине, не имеют ни фиксированных форм, ни фиксированных объемов и расширяются, чтобы полностью заполнить свои емкости.В то время как объем газов сильно зависит от их температуры и давления (величина силы, приложенной к данной области), объемы жидкостей и твердых тел практически не зависят от температуры и давления. Материя может часто переходить из одного физического состояния в другое в процессе, называемом физическим изменением . Например, жидкая вода может быть нагрета с образованием газа, называемого паром, или пар может быть охлажден с образованием жидкой воды. Однако такие изменения состояния не влияют на химический состав вещества.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Три состояния материи. Твердые тела имеют определенную форму и объем. Жидкости имеют фиксированный объем, но текут, принимая форму своих емкостей. Газы полностью заполняют свои емкости, независимо от объема. Рисунок использован с разрешения Википедии

Чистые вещества и смеси

Чистое химическое вещество — это любое вещество, имеющее фиксированный химический состав и характерные свойства. Кислород, например, представляет собой чистое химическое вещество, бесцветный газ без запаха при 25 ° C.Очень немногие образцы материи состоят из чистых веществ; вместо этого большинство из них представляют собой смеси, которые представляют собой комбинации двух или более чистых веществ в различных пропорциях, в которых отдельные вещества сохраняют свою идентичность. Воздух, водопроводная вода, молоко, голубой сыр, хлеб и грязь — все это смеси. Если все части материала находятся в одинаковом состоянии, не имеют видимых границ и однородны по всей поверхности, тогда материал гомогенный . Примерами однородных смесей являются воздух, которым мы дышим, и вода из-под крана, которую мы пьем.Однородные смеси еще называют растворами. Таким образом, воздух представляет собой раствор азота, кислорода, водяного пара, углекислого газа и некоторых других газов; водопроводная вода — это раствор небольших количеств нескольких веществ в воде. Однако конкретные составы обоих этих растворов не фиксированы, а зависят как от источника, так и от местоположения; например, состав водопроводной воды в Бойсе, штат Айдахо, отличается от состава водопроводной воды в Буффало, штат Нью-Йорк. Хотя большинство растворов, с которыми мы сталкиваемся, являются жидкими, растворы также могут быть твердыми.Серое вещество, которое до сих пор используется некоторыми стоматологами для пломбирования зубных полостей, представляет собой сложный твердый раствор, который содержит 50% ртути и 50% порошка, который в основном содержит серебро, олово и медь, а также небольшое количество цинка и ртути. Твердые растворы двух или более металлов обычно называют сплавами.

Если состав материала не полностью однороден, то он будет неоднородным (например, тесто для печенья с шоколадной крошкой, сыр с плесенью и грязь). Смеси, которые кажутся однородными, после микроскопического исследования часто оказываются неоднородными.Молоко, например, кажется однородным, но при исследовании под микроскопом ясно, что оно состоит из крошечных шариков жира и белка, диспергированных в воде. Компоненты гетерогенных смесей обычно можно разделить простыми способами. Смеси твердого вещества и жидкости, такие как песок в воде или чайные листья в чае, легко отделяются фильтрацией, которая заключается в пропускании смеси через барьер, такой как сетчатый фильтр, с отверстиями или порами, которые меньше твердых частиц. В принципе, смеси двух или более твердых веществ, таких как сахар и соль, можно разделить с помощью микроскопического исследования и сортировки.Однако обычно требуются более сложные операции, например, при отделении золотых самородков от речного гравия путем промывки. Сначала отфильтровывают твердый материал из речной воды; затем твердые частицы отделяются путем инспекции. Если золото внедрено в горную породу, его, возможно, придется изолировать химическими методами.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): неоднородная смесь. Под микроскопом цельное молоко на самом деле представляет собой гетерогенную смесь, состоящую из глобул жира и белка, диспергированных в воде. Рисунок использован с разрешения Wikipedia.

Гомогенные смеси (растворы) могут быть разделены на составляющие вещества с помощью физических процессов, которые зависят от различий в некоторых физических свойствах, таких как различия в их точках кипения.Двумя из этих методов разделения являются дистилляция и кристаллизация. Дистилляция использует разницу в летучести, меру того, насколько легко вещество превращается в газ при заданной температуре. Простой дистилляционный аппарат для разделения смеси веществ, хотя бы одно из которых является жидкостью. Наиболее летучий компонент закипает первым и конденсируется обратно в жидкость в конденсаторе с водяным охлаждением, из которого он перетекает в приемную колбу. Если раствор соли и воды перегоняется, например, более летучий компонент, чистая вода, собирается в приемной колбе, а соль остается в перегонной колбе.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Дистилляция раствора поваренной соли в воде. Раствор соли в воде нагревают в перегонной колбе до кипения. Образующийся пар обогащается более летучим компонентом (водой), который конденсируется в жидкость в холодном конденсаторе и затем собирается в приемной колбе.

Смеси двух или более жидкостей с разными температурами кипения можно разделить с помощью более сложного дистилляционного аппарата. Одним из примеров является переработка сырой нефти в ряд полезных продуктов: авиационное топливо, бензин, керосин, дизельное топливо и смазочные масла (в приблизительном порядке уменьшения летучести).Другой пример — перегонка спиртных напитков, таких как бренди или виски. (Эта относительно простая процедура вызвала немало головной боли у федеральных властей в 1920-х годах, в эпоху сухого закона, когда нелегальные кадры распространились в отдаленных регионах США!)

Кристаллизация разделяет смеси на основе различий в растворимости, показателе того, сколько твердого вещества остается растворенным в данном количестве указанной жидкости. Большинство веществ более растворимы при более высоких температурах, поэтому смесь двух или более веществ можно растворить при повышенной температуре, а затем дать ей медленно остыть.В качестве альтернативы жидкости, называемой растворителем, можно дать испариться. В любом случае наименее растворимое из растворенных веществ, то, которое с наименьшей вероятностью останется в растворе, обычно сначала образует кристаллы, и эти кристаллы можно удалить из оставшегося раствора фильтрацией.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Кристаллизация ацетата натрия из концентрированного раствора ацетата натрия в воде. Добавление небольшого «затравочного» кристалла (а) заставляет соединение образовывать белые кристаллы, которые растут и в конечном итоге занимают большую часть колбы.Видео можно найти здесь: www.youtube.com/watch?v=BLq5NibwV5g

Большинство смесей можно разделить на чистые вещества, которые могут быть элементами или соединениями. Элемент , такой как серый металлический натрий, представляет собой вещество, которое не может быть разбито на более простые химическими изменениями; соединение , такое как белый кристаллический хлорид натрия, содержит два или более элемента и имеет химические и физические свойства, которые обычно отличаются от свойств элементов, из которых оно состоит.За некоторыми исключениями, конкретное соединение имеет одинаковый элементный состав (одни и те же элементы в одинаковых пропорциях) независимо от его источника или истории. Химический состав вещества изменяется в процессе, называемом химическим изменением . Превращение двух или более элементов, таких как натрий и хлор, в химическое соединение, хлорид натрия, является примером химического изменения, часто называемого химической реакцией. В настоящее время известно около 118 элементов, но из этих 118 элементов получены миллионы химических соединений.Известные элементы перечислены в периодической таблице.

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Разложение воды на водород и кислород путем электролиза. Вода — это химическое соединение; водород и кислород — элементы.

В общем, обратный химический процесс расщепляет соединения на элементы. Например, вода (соединение) может быть разложена на водород и кислород (оба элемента) с помощью процесса, называемого электролизом. При электролизе электричество обеспечивает энергию, необходимую для разделения соединения на составляющие элементы (Рисунок \ (\ PageIndex {5} \)).Подобный метод широко используется для получения чистого алюминия, элемента, из его руд, которые представляют собой смеси соединений. Поскольку для электролиза требуется много энергии, затраты на электроэнергию, безусловно, являются самыми большими затратами при производстве чистого алюминия. Таким образом, переработка алюминия экономична и экологически безопасна.

Общая организация вещества и методы, используемые для разделения смесей, суммированы на рисунке \ (\ PageIndex {6} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Взаимосвязь между типами материи и методами, используемыми для разделения смесей

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Определите каждое вещество как соединение, элемент, гетерогенную смесь или гомогенную смесь (раствор).

фильтрованный чай
свежевыжатый апельсиновый сок
компакт-диск
оксид алюминия, белый порошок с соотношением атомов алюминия и кислорода 2: 3
селен

Дано : химическое вещество

Запрошено : его классификация

Стратегия:

Определите, является ли вещество химически чистым. Если оно чистое, это либо элемент, либо соединение.Если вещество можно разделить на элементы, это соединение.
Если вещество не является химически чистым, это либо гетерогенная смесь, либо гомогенная смесь. Если его состав однороден во всем, это однородная смесь.

Решение

A Чай представляет собой раствор соединений в воде, поэтому он не является химически чистым. Обычно его отделяют от чайных листьев фильтрацией. B Поскольку состав раствора однороден, это однородная смесь.
A Апельсиновый сок содержит твердые частицы (мякоть), а также жидкость; он не является химически чистым. Б. Апельсиновый сок является неоднородной смесью, поскольку его состав неоднороден.
A Компакт-диск — это твердый материал, содержащий более одного элемента, с видимыми по краям участками разного состава. Следовательно, компакт-диск не является химически чистым. B Области разного состава указывают на то, что компакт-диск представляет собой неоднородную смесь.
A Оксид алюминия представляет собой одно химически чистое соединение.
A Селен — один из известных элементов.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Определите каждое вещество как соединение, элемент, гетерогенную смесь или гомогенную смесь (раствор).

белое вино
ртуть
Заправка для салата в стиле ранчо
сахар столовый (сахароза)

Ответ A: раствор
Ответ Б: элемент
Ответ C: гетерогенная смесь
Ответ D: соединение

Сводка

Вещество можно классифицировать по физическим и химическим свойствам.Материя — это все, что занимает пространство и имеет массу. Три состояния вещества — твердое, жидкое и газообразное. Физическое изменение включает в себя преобразование вещества из одного состояния в другое без изменения его химического состава. Большая часть вещества состоит из смесей чистых веществ, которые могут быть однородными (однородными по составу) или неоднородными (разные области обладают разным составом и свойствами). Чистые вещества могут быть как химическими соединениями, так и элементами. Соединения можно разделить на элементы с помощью химических реакций, но элементы нельзя разделить на более простые вещества химическими методами.Свойства веществ можно разделить на физические или химические. Ученые могут наблюдать физические свойства без изменения состава вещества, тогда как химические свойства описывают склонность вещества претерпевать химические изменения (химические реакции), которые изменяют его химический состав. Физические свойства могут быть интенсивными или обширными. Интенсивные свойства одинаковы для всех образцов; не зависят от размера выборки; и включают, например, цвет, физическое состояние и точки плавления и кипения.Обширные свойства зависят от количества материала и включают массу и объем. Соотношение двух экстенсивных свойств, массы и объема, является важным интенсивным свойством, называемым плотностью.

Авторы и авторство

Классификация веществ (элементы, соединения, смеси) — Введение в химию

Вещества и смеси

Вещества состоят из чистых элементов или химически связанных элементов, тогда как смеси состоят из несвязанных веществ.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Отличать химические вещества от смесей.

КЛЮЧЕВЫЕ ВХОДЫ

Ключевые моменты

Вещество можно разделить на две категории: чистые вещества и смеси. Чистые вещества далее разбиваются на элементы и соединения. Смеси — это физически комбинированные структуры, которые можно разделить на их исходные компоненты.
Химическое вещество состоит из одного типа атомов или молекул.
Смесь состоит из различных типов атомов или молекул, которые не связаны химически.
Гетерогенная смесь — это смесь двух или более химических веществ, в которой можно визуально различить различные компоненты.
Гомогенная смесь — это смесь, состав которой однороден, и каждая часть раствора имеет одинаковые свойства.
Существуют различные методы разделения для разделения веществ, включая дистилляцию, фильтрацию, выпаривание и хроматографию. Для этого разделения вещество может находиться в одной или двух разных фазах.

Ключевые термины

смесь : То, что состоит из различных, несвязанных элементов или молекул.
элемент : химическое вещество, которое состоит из определенного типа атома и не может быть расщеплено или преобразовано с помощью химической реакции.
вещество : форма вещества, имеющая постоянный химический состав и характерные свойства. Он состоит из одного типа атома или молекулы.

Вещества химические

В химии химическое вещество — это форма вещества, имеющая постоянный химический состав и характерные свойства.Его нельзя разделить на компоненты без разрыва химических связей. Химические вещества могут быть твердыми, жидкостями, газами или плазмой. Изменения температуры или давления могут вызывать переход веществ между различными фазами вещества.

Элемент — это химическое вещество, состоящее из определенного типа атома и, следовательно, не может быть расщеплено или преобразовано в результате химической реакции в другой элемент. Все атомы элемента имеют одинаковое количество протонов, хотя они могут иметь разное количество нейтронов и электронов.

Чистое химическое соединение — это химическое вещество, состоящее из определенного набора молекул или ионов, которые химически связаны. Два или более элемента, объединенных в одно вещество в результате химической реакции, например вода, образуют химическое соединение. Все соединения являются веществами, но не все вещества являются соединениями. Химическое соединение может быть либо атомами, связанными вместе в молекулы, либо кристаллами, в которых атомы, молекулы или ионы образуют кристаллическую решетку. Соединения, состоящие в основном из атомов углерода и водорода, называются органическими соединениями, а все остальные — неорганическими соединениями.Соединения, содержащие связи между углеродом и металлом, называются металлоорганическими соединениями.

Химические вещества часто называют «чистыми», чтобы отличить их от смесей. Типичный пример химического вещества — чистая вода; он всегда имеет одни и те же свойства и одинаковое отношение водорода к кислороду, независимо от того, извлечен ли он из реки или изготовлен в лаборатории. Другие химические вещества, обычно встречающиеся в чистом виде, — это алмаз (углерод), золото, поваренная соль (хлорид натрия) и рафинированный сахар (сахароза).Простые или кажущиеся чистыми вещества, встречающиеся в природе, на самом деле могут быть смесями химических веществ. Например, водопроводная вода может содержать небольшие количества растворенного хлорида натрия и соединений, содержащих железо, кальций и многие другие химические вещества. Чистая дистиллированная вода — это вещество, а морская вода, поскольку она содержит ионы и сложные молекулы, представляет собой смесь.

Химические смеси

Смесь — это система материалов, состоящая из двух или более различных веществ, которые смешаны, но не соединены химически.Под смесью понимается физическая комбинация двух или более веществ, в которой сохраняются идентичности отдельных веществ. Смеси имеют форму сплавов, растворов, суспензий и коллоидов.

Встречающиеся в природе кристаллы серы: Сера встречается в природе в виде элементарной серы, сульфидов, сульфатных минералов и сероводорода. Это месторождение полезных ископаемых состоит из смеси веществ.

Гетерогенные смеси

Гетерогенная смесь — это смесь двух или более химических веществ (элементов или соединений), различные компоненты которой можно визуально различить и легко разделить физическими средствами.Примеры включают:

смеси песка и воды
Смеси песчано-железной стружки
конгломерат породы
вода и масло
салат
трейл микс
Смесь золотого порошка и серебряного порошка

https://lab.concord.org/embeddable.html#interactives/sam/intermolecular-attractions/3-1-oil-and-water.json
Interactive: Oil and Water : исследуйте взаимодействия, которые вызывают воду и масло отделить от смеси.

Гомогенные смеси

Гомогенная смесь — это смесь двух или более химических веществ (элементов или соединений), различные компоненты которой невозможно различить визуально. Часто разделение компонентов гомогенной смеси является более сложной задачей, чем разделение компонентов гетерогенной смеси.

Различие между гомогенными и гетерогенными смесями зависит от масштаба отбора проб. В достаточно малом масштабе любую смесь можно назвать гетерогенной, потому что образец может быть размером с одну молекулу.На практике, если интересующие свойства одинаковы, независимо от того, сколько смеси взято, смесь является однородной.

Физические свойства смеси, такие как температура плавления, могут отличаться от свойств ее отдельных компонентов. Некоторые смеси можно разделить на компоненты физическими (механическими или термическими) способами.

Classification Matter (3 части): Введение в классификацию вещества как вещества или смеси веществ.Смеси описываются как гетерогенные или гомогенные. Описаны три распространенных метода разделения.