Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Химия / Другие методич. материалы / Сборник методических материалов по общей химии для самостоятельных работ студентов(профессиональное образование. базовый уровень)

Сборник методических материалов по общей химии для самостоятельных работ студентов(профессиональное образование. базовый уровень)

  • Химия

Поделитесь материалом с коллегами:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

Государственное профессиональное образовательное учреждение

«Донецкий техникум промышленной автоматики»




Сборник методических материалов для


Самостоятельных работ студентов (СРС)

По дисциплине " химия "

Для студентов I курса

технического профиля обучения

(общий объём -68 ч., из них 22ч. –срс)


hello_html_47047a93.png


Составила

преподаватель химии,

специалист

высшей категории

Поплавская Е.Ф.








2015 г.


Сборник методических материалов для самостоятельных работ студентов по дисциплине " Химия " ​​для студентов технического профиля обучения I курса, ГПОУ «Донецкий техникум промышленной автоматики» - 2015г.





Сборник может использоваться студентами при подготовке и проверке знаний студентов ГПОУ. Сборник рекомендован также для работы преподавателей при подготовке к занятиям по дисциплине «Химия».










Составитель: Поплавская Е.Ф.- преподаватель квалификационной категории «специалист высшей категории» ГПОУ «Донецкий техникум промышленной автоматики» - 2015г.





Рецензент: Пугачова О.М. - преподаватель квалификационной категории «специалист высшей категории» ГПОУ «Донецкий техникум промышленной автоматики».

Воробьева Н.В.- преподаватель квалификационной категории «специалист высшей категории» ГПОУ «Донецкий техникум промышленной автоматики» - 2015г







Рассмотрено и утверждено на заседании цикловой комиссии физико-химических дисциплин (протокол № 1от 02.09.2015г.) О.М.Пугачёва






hello_html_8989278.pngСамостоятельная работа №1.

(Срс 1)

Тема: Газообразное состояние вещества: Три агрегатных состояния воды. Особенности строения газов. Молярный объем газообразных веществ. Примеры газообразных природных смесей: воздух, природный газ. Загрязнение атмосферы (кислотные дожди, парниковый эффект) и борьба с ним. Представители газообразных веществ: водород, кислород, углекислый газ, аммиак, метан, этилен. Их получение, собирание и распознавание.

Жидкое состояние вещества: Вода. Потребление воды в быту и на производстве. Жесткость воды и способы ее устранения. Минеральные воды, их использование в столовых и лечебных целях. Жидкие кристаллы и их применение.

Твердое состояние вещества: Аморфные твердые вещества в природе и в жизни человека, их значение и применение. Кристаллическое строение вещества.

Дисперсные системы: Понятие о дисперсных системах. Дисперсная фаза и дисперсионная среда. Классификация дисперсных систем в зависимости от агрегатного состояния дисперсной среды и дисперсионной фазы. Грубодисперсные системы: эмульсии, суспензии, аэрозоли. Тонкодисперсные системы: гели и золи. Состав вещества и смесей. Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Закон постоянства состава веществ. Понятие «доля» и ее разновидности: массовая (доля элементов в соединении, доля компонента в смеси — доля примесей, доля растворенного вещества в растворе) и объемная. Доля выхода продукта реакции от теоретически возможного.


Основные понятия и термины по теме: три агрегатных состояния воды, Жидкое состояние вещества. Физические свойства. Жесткость воды и способы ее устранения, дисперсные системы, фаза, среда, классификация, грубодисперсные системы, тонкодисперсные системы, коллоидные растворы, состав вещества и смесей. закон постоянства состава веществ, понятие «доля» и её разновидности.


План изучения темы

(перечень вопросов, обязательных к изучению):

  1. Три агрегатных состояния воды.

  2. Молярный объем газообразных веществ.

  3. Примеры газообразных природных смесей: воздух, природный газ.

  4. Загрязнение атмосферы (кислотные дожди, парниковый эффект) и борьба с ним.

  5. Жидкое состояние вещества.

  6. Потребление воды в быту и на производстве.

  7. Жесткость воды и способы ее устранения.

  8. Минеральные воды, их использование в столовых и лечебных целях.

  9. Твердое состояние вещества.

  10. Понятие о дисперсных системах. Классификация.

  11. Закон постоянства состава веществ. Понятие «доля» и ее разновидности.


Содержание:

Химики изучают превращения веществ, находящихся в трех агрегатных состоянияхгазообразном (газы), жидком (жидкости) и твердом (твердые аморфные тела либо кристаллы)

Свойства газов, жидкостей, твердых веществ

Физическое состояние

Объем

Форма

Сжимаемость

Плотность

Газ

Совпадает с объемом сосуда, сильно зависит от температуры и давления

Заполняет сосуд, принимая его форму

Высокая

Низкая

Жидкость

Фиксированный

Нефиксированная, полностью или частично заполняет сосуд

Малая

От умеренной до большой

Твердое вещество

Фиксированный

Собственная

Практически отсутствует

Большая


Газы. Наиболее характерным свойством является сжимаемость и способность расширяться.

Газы не имеют собственной формы, они расширяются до тех пор, пока равномерно не заполнят весь сосуд, куда их поместили. Это означает, что газы не имеют собственного объема, т.е. объем газа определяется объемом сосуда, в котором он находится. Газ оказывает на стенки сосуда давление, одинаковое во всех направлениях. Еще одним свойством газов является их способность смешиваться друг с другом в любых соотношениях. Частицы газа располагаются случайным образом, они находятся так далеко друг от друга, что между ними не может возникнуть сила притяжения.

Газообразному состоянию присущи две особенности:

1) расстояние между молекулами обычно в несколько раз превышает их размеры;

2) газы способны занимать весь объем предоставленного им пространства.

Строение газообразных, жидких и твердых тел характеризуется разными расстояниями между мельчайшими частицами этих веществ. Частицы газа находятся гораздо дальше друг от друга, чем в твердом или жидком состоянии. В воздухе, например, среднее расстояние между частицами примерно в десять раз превышает диаметр каждой частицы. Таким образом, объем молекул занимает всего около 0,1 % от общего объема. Остальные 99,9 % составляет пустое пространство. В противоположность этому частицы жидкости заполняют около 70 % общего объема жидкости.

Газы в отличие от жидкостей и твердых тел могут сравнительно легко сжиматься. Для того чтобы хорошо понимать особенности строения газообразного вещества, нужно знать, чему равен молярный объем газа, какова взаимосвязь между занимаемым газом объемом и количеством вещества, температурой и давлением, как определить среднее расстояние между молекулами газа и как оно зависит от его давления, с какой скоростью двигаются молекулы газообразного вещества и от чего эта скорость зависит.

Закон Авогадро: В равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул.
Из закона Авогадро вытекает
важное следствие: при одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает одинаковый объем. Этот объем можно вычислить, если известна масса 1 л газа. При нормальных условиях, т.е. температуре 273 К (0° С) и давлении 101325 Па, масса 1 л водорода равна 0,09 г, молярная масса его равна 1,008 • 2 = 2,016 г/моль. Тогда объем, занимаемый 1 молем водорода, равен
2,016 г/моль

(2,016 г/моль)/0,09 г/л=22,4 л/моль.

При тех же условиях масса 1 л кислорода 1,429 г; молярная масса 32 г/моль.

Тогда объем равен

32 г/моль/1,429 г/л =22,4 л/моль.

Следовательно,
При нормальных условиях 1 моль различных газов занимает объём, равный 22.4 л.
 

При нормальных условиях 1 моль различных газов занимает объём, равный 22.4 л. Этот объем называется молярным объемом газа.

Молярный объем газа – это отношение объема вещества к количеству этого вещества.

Молярный объем газа – постоянная величина, поскольку она мало зависит от природы вещества. Молярный объем при давлении 1 атм (101,3 кПа) и температуре 0 °С (273 K) по закону Авогадро равен 22,4 л. Газ, строго подчиняющийся закону Авогадро, принято называть идеальным.

Выбранные условия (1 атм, 0 °С) названы нормальными (н.у.)

Естественно, что молярный объем газа зависит от температуры и давления. При 25 °С и давлении 1 атм (эти условия названы стандартными) молярный объем идеального газа равен уже 24,4 л.

Молярные объемы реальных газов при одних и тех же условиях несколько отличаются от молярного объема идеального газа.

Молярные объемы некоторых газов при 0 °С и 1 атм.

Газ

Молярный объем, л

H2

22,432

О2

22,391

Cl2

22,022

2

22,263

NH3

22,065

2

21,888

Идеальный

22,41383


На основании закона Авогадро осуществляют различные расчеты — вычисление объема, массы, плотности газов при нормальных условиях, молярной массы газообразных веществ, а также относительной плотности газов.

Примеры газообразных природных смесей: воздух, природный газ.

Природный газ — смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ.

Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. При нормальных условиях (101,325 кПа и 0 °C) природный газ находится только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическом состоянии в виде естественных газогидратов.

Сэр Гемфри Дэви (ученый-химик) ещё в 1813 г. заключил из своих анализов, что рудничный газ есть смесь метана CH4 с небольшим количеством азота N2 и углекислого газа СО2 — то есть, что он качественно тождественен по составу с газом, выделяющимся из болот.

Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — от 70 до 98 %. В состав природного газа могут входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана:

Природный газ содержит также другие вещества, не являющиеся углеводородами:

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Для облегчения возможности определения утечки газа в него в небольшом количестве добавляют одоранты — вещества, имеющие резкий неприятный запах (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц). Чаще всего в качестве одоранта применяется тиолы (меркаптаны), например, этилмеркаптан (16 г на 1000 м³ природного газа).

Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава; при нормальных условиях, если не указано иное):

  • Плотность:

    • от 0,68 до 0,85 кг/м³ (сухой газообразный);

    • 400 кг/м³ (жидкий).

  • Температура самовозгорания: 650 °C;

  • Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 5 % до 15 % объёмных;

  • Удельная теплота сгорания: 28—46 МДж/м³ (6,7—11,0 Мкал/м³) (то есть 8-12 квт·ч/м³);

  • Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120—130.

  • Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх

В экологическом отношении природный газ является самым чистым видом органического топлива. При его сгорании образуется значительно меньшее количество вредных веществ по сравнению с другими видами топлива. Однако сжигание человечеством огромного количества различных видов топлива, в том числе природного газа, за последние полвека привело к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере, который является парниковым газом. 

Воздух — естественная смесь газов (главным образом азота и кислорода — 98-99 % в сумме, а также аргона, углекислого газа, воды, водорода), образующая земную атмосферу. Воздух необходим для нормального существования на Земле живых организмов. Кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыхания поступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии (метаболизм, аэробы). В промышленности и в быту кислород воздуха используется для сжигания топлива с целью получения тепла и механической энергии в двигателях внутреннего сгорания.

В 1754 году Джозеф Блэк экспериментально доказал, что воздух представляет собой смесь газов, а не однородное вещество.

Состав воздуха:

Вещество

Обозначение

По объёму, %

По массе, %

Азот

N2

78,084

75,5

Кислород

O2

20,9476

23,15

Аргон

Ar

0,934

1,292

Углекислый газ

CO2

0,0314

0,046

Неон

Ne

0,001818

0,0014

Метан

CH4

0,0002

0,000084

Гелий

He

0,000524

0,000073

Криптон

Kr

0,000114

0,003

Водород

H2

0,00005

0,00008

Ксенон

Xe

0,0000087

0,00004


Состав воздуха может меняться: в крупных городах содержание углекислого газа будет выше, чем в лесах; в горах пониженное содержание кислорода, вследствие того, что кислород тяжелее азота, и поэтому его плотность с высотой уменьшается быстрее. В различных частях земли состав воздуха может варьироваться в пределах 1-3 % для каждого газа.

Воздух всегда содержит пары воды. Так, при температуре 0 °C 1 м³ воздуха может вмещать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C — уже 10 граммов

Загрязнение атмосферы (кислотные дожди, парниковый эффект) и борьба с ним.

Для борьбы с кислотными дождями надо: уменьшить кислотность в атмосфере; усилить контроль за выбросами в атмосферу; кислотообразующих веществ; устанавливать фильтры для очистки.

Для борьбы с истощением озонового слоя надо: следить за поступлением этих веществ в атмосферу;

Меры борьбы с парниковым эффектом: применять энергосберегающие технологии; сокращать использовать ископаемые источники энергии (уголь, газ); применять экологически чистые технологии; искать замену и альтернативу.

Жидкое состояние вещества.

Жизнь зародилась в воде. Вода содержится в организмах животных и человека, в растениях. Все реакции обмена веществ в организме человека, и в первую очередь реакции гидролиза, протекают или с участием воды, или в водной среде.

Без нее было бы невозможно существование биосферы, т.е. жизни на Земле вообще.

В организмах млекопитающих средняя массовая доля воды составляет 70%, в организмах рыб – 80%, в водорослях – 90%. Человек же на 60-65% состоит из воды: кровь содержит 90%, мышцы – 75%, кости - 28%, а вот стекловидное тело глаза на 99% состоит из воды. Вода – обязательный компонент каждой живой клетки. Обезвоживание организма на 12-15% приводит к нарушению обмена веществ, а потеря 25% воды – к гибели организма.

А знаете ли вы, что в организмах идут процессы обновления воды? В кактусах, например, вода полностью обновляется в течение 28 лет, у черепахи – за 1 год, у верблюда – за 3 месяца, у человека – за 1 месяц. Вода участвует в растворении веществ, образовании крахмала, сахара, жиров, в теплообмене. Поэтому если без пищи человек может прожить от 30 до 50 дней, то без воды – всего 3 дня. Животные, растения, человек состоят на 70% - 80% из воды.

Водные ресурсы Земли составляет соленая и пресная вода.

Водные ресурсы Земли составляет соленая и пресная вода.

Основной запас воды приходится на моря и океаны (1345 млн. км3), в ледниках сосредоточено 30 млн. куб. км, в реках и озерах – 2 млн. км3, атмосфере – 14 тыс.км3и горных породах – 800 млн.км3.

Физические свойства воды.

Чистая вода бесцветная, прозрачная жидкость, без запаха и вкуса. Плотность воды при переходе из твердого состояния в жидкое не уменьшается, как у всех других веществ, а возрастает и максимальной плотностью обладает вода при 4С, а при дальнейшем нагревании плотность ее уменьшается.

Вода обладает аномально большой теплоемкостью равной 4,18 , песок = 0,79, NaCl = 0,88 (Дж/(гК).

Поэтому это имеет большое значение для жизни. При переходе от лета к зиме, ото дня к ночи она остывает медленно и является регулятором температуры на земном шаре.

Она имеет самую высокую температуру кипения в ряду

Н2О – Н2SH2SeH2Te,

Tкипения, °С 100 -60 -41 -2

Молекула воды из-за sp3-гибридизации орбиталей атома кислорода имеет угловую конфигурацию, а атомы водорода, соединенные с сильно-электроотрицательным атомом кислорода, определяют ее способность к установлению четырех водородных связей с соседними молекулами.

Потребление воды в быту и на производстве.

Таким образом, чистой пригодной для питья воды на нашей планете находится не так уж много. С развитием нашей цивилизации увеличивается и потребление воды, прежде всего в промышленности.

Так на производство 1 тонны нефти требуется 18 куб. м воды, 1 тонны стали – до 120 куб. м, 1 тонны алюминия 1 500 куб. м, 1 тонны химического волокна – 2 000 куб. м.

Теоретически можно считать водные ресурсы неисчерпаемыми, если принять, что при их рациональном использовании они непрерывно возобновляются в процессе круговорота.

В настоящее время качество воды ухудшилось. Воде грозит настоящая опасность, и исходит она от человечества.

По данным Всемирной организации здравоохранения, инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн случаев в год. По данным санитарно-эпидемиологической службы, многие проблемы со здоровьем возникают из-за употребления некачественной питьевой воды. Каждый год регистрируются случаи заболевания гепатитом, дизентерией и другими острыми кишечными болезнями, причиной которых служит употребление обыкновенной питьевой воды или купание в загрязненных озерах. Кроме того, наша вода нуждается не только в очистке, но и обогащении, поскольку в ней недостаток фтора и йода, что приводит к кариесу, заболеваниям щитовидной железы. Дефицит йода нередко является причиной развития врожденных аномалий, снижения умственных способностей детей. В водопроводной воде, которая поступает в наши дома, недостаточно и селена. Дефицит селена является фактором риска в возникновении сердечно-сосудистых, злокачественных заболеваний, легких.

Жесткость воды способы её устранения.

Для потребителя важна такая характеристика воды, которую называют жесткостью.

Какая вода самая жесткая и самая мягкая? (жесткая – морская, мягкая – дождевая). Пресная вода бывает мягкой и жесткой.

Жесткость воды можно определить с помощью обыкновенного мыла. В жесткой воде мыло не мылится, а волосы при мытье секутся.

В природных водах содержатся соли кальция, например, благодаря растворимости гипса CaSO42H2O. В присутствии СО2 растворяются в воде карбонаты кальция и магния



Вода, в которой много растворимых солей Ca и Mg считается жесткой. Жесткость воды выражается числом миллиэквивалентов ионов Са2+ и Mg+2, содержащихся в 1 л Н2О.

Вода считается мягкой, если в литре воды содержание кальция и магния менее 4 мг-экв/л, средней 4-8, жесткой 8-12, очень жесткой – более 12 мг-экв/л.

Жесткость воды, обуславливается наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния (временная), которые в ней диссоциируют на ионы:

Гидрокарбонат кальция = катион кальция + гидрокарбонат анион

При нагревании воды гидрокарбонаты кальция и магния превращаются в нерастворимые карбонаты:

Mg(HCO3)2 = CaCO3↓ + H2O + CO2↑.

Именно они и образуют накипь в чайнике, трубах центрального отопления, паровых котлах.

В жесткой воде мыло плохо пенится, снижается его моющие действия, т.к. соли Ca и Mg образуют с ним нерастворимые соединения. Мыло – Na-соли высокомолекулярных кислот, натрий замещается на Ca2+и образуется осадок.

В жесткой воде плохо развариваются овощи. У животных нарушается Ca-Mg обмен.

Только растворимые соли Ca и Mg обуславливают жесткость воды. Различают временную и постоянную жесткость воды. Временная (карбонатная) жесткость воды связана с наличием в воде растворимых гидрокарбонатов Ca и Mg. Ее устраняют нагреванием (кипячением).



или добавлением известковой воды, фосфатов

, или

3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2↓ + 3Na2CO3 + 3H2O + 3CO2

Устранить жесткость – значит получить нерастворимые соли. При этом образуется накипь СаСO3 и MgCO3. Накипь плохо проводит тепло, вызывает увеличение расхода топлива.

Постоянная жесткость обусловлена наличием в растворе Са и Mg-солей сильных кислот – сульфатов, хлоридов. Кипячением она не устраняется. Постоянная жесткость удаляется добавлением соды и извести


MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + Ca SO4

Общая жесткость – сумма временной и постоянной жесткости.

Общую жесткость можно удалить действием соды и известкового молока (содово-известковый способ).


.

Все это химические способы устранения жесткости.

Ионы Са2+ и Mg2+ можно удалить из воды посредством катионитов (ионообменных смол), сложных веществ, нерастворимых в воде, способных обменивать свои катионы.

(R – сложный кислотный остаток)

Ионы Са2+ и Mg2+ из воды переходят в катиониты.

Для восстановления катионита, его промывают концентрированным раствором NaCl, катионит потом снова можно использовать для очистки воды.


Минеральные воды, их использование в столовых и лечебных целях.

Кроме обычной воды в природе есть уникальная вода, которая называется минеральной

Природные источники в водах, которых имеются катионы: K+ ; Na+ ;Ca2+ ;Mg2+ и др., а также анионы: CI; SO42- :HCO3,называются минеральными.

В зависимости от концентрации минеральных веществ минеральные воды делятся на:

- столовые – минеральная (натуральная) вода пригодная для ежедневного применения, содержание солей в ней не превышает 1 грамм на литр воды. Как правило, она мягкая, приятная на вкус, без постороннего запаха и привкуса. Не случайно на основе столовой воды изготовляются прохладительные напитки; Нормативные документы на минеральные столовые воды отсутствуют;

- лечебно-столовые – в этой воде может содержаться от 1 до 10 граммов солей на литр воды. Достоинство лечебно-столовых минеральных вод состоит в их многофункциональности: их можно употреблять как столовый напиток и систематически – для лечения;

- лечебные – самая насыщенная по солевому составу вода. К этой категории относят минеральные воды с минерализацией — более 10 граммов на литр, либо воды с повышенным содержанием активных микроэлементов, например, мышьяка или бора. Её следует пить строго по рекомендации врача.

По химическому составу различается шесть классов минеральных вод:

гидрокарбонатные, хлоридные, сульфатные, смешанные, биологически активные и газированные.

Гидрокарбонатные – вода предназначена для тех, кто занимается спортом. Применяются при лечении мочекаменной болезни. Противопоказания – гастрит.

Сульфатные – вода рекомендуется тем, у кого наблюдаются проблемы с печенью и желчного пузыря, ожирение и сахарный диабет. Категорически нельзя употреблять такую воду детям и подросткам, так как сульфаты препятствуют росту костей.

Хлоридные – вода способствует регулировки работы кишечной, желчной путей и печени. Противопоказания – повышенное давление.

Биологически активные – вода содержит вещества, которые всасываясь из желудочно-кишечного тракта, оказывают специфическое действие:

1. Железо предупреждает развитие анемии;

2. Йод стимулирует окислительно-восстановительные процессы в организме, усиливает функцию щитовидной железы;

3. Бром способствует процессам торможения центральной нервной системы;

4. Кальций участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на свертываемость крови и на процессы, происходящие в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах, стимулирует развитие костей и рост зубов;

5. Магний регулирует работу нервной системы, обмен углеводов и энергетический обмен, улучшает кровоснабжение сердечной мышцы. Противопоказана людям склонным к расстройствам желудка.

6. Натрий регулирует кровяное давление, а также деятельность мышечной системы.

7. Калий отвечает за кислотно-щелочное равновесие крови, активизирует работу сердца, благотворно влияет на работу почек.

8. Фтор полезен для зубов и костей.

9. Ионы хлора в желудке соединяются с водородом, образуя соляную кислоту. При этом повышается интенсивность обмена жиров и сахаров, усиливаются желчегонная и мочегонная функции печени и почек.

Дополнительная информация.

По международным стандартам натуральная минеральная вода должна соответствовать следующим требованиям:

1. Вода должна происходить из естественного источника, защищенного от любого загрязнения, и разливаться непосредственно в бутылки на расстоянии не более 50 метров от источника.

2. Вода должна быть природной чистоты, недопустимо использование любых методов, которые могут изменить ее первоначальные, природные свойства. Для очистки от механических примесей допускается использование фильтров.

3. В некоторых случаях допустимо извлечение определенных нежелательных веществ (соединения железа или серы). Если вода происходит из источника, насыщенного углекислым газом, то он может быть частично или полностью удален, поскольку это влияет на характер и свойства минеральной воды. Содержание нитрата не должно превышать 30 мг в одном литре.

Минеральные воды должны употреблять в соответствии с их предназначением.

Жидкие кристаллы (сокращённо ЖК) — это фазовое состояние, в которое переходят некоторые вещества при определенных условиях (температура, давление, концентрация в растворе). 

 В настоящее время насчитывается несколько тысяч веществ, образующих жидкие кристаллы. 

Виды жидких кристаллов:

Термотропные ЖК, образующиеся в результате нагревания твердого вещества и существующие в определенном интервале температур и давлений. Лиотропные ЖК, которые представляют собой двух или более компонентные системы, образующиеся в смесях стержневидных молекул данного вещества и воды (или других полярных растворителей). Эти стержневидные молекулы имеют на одном конце полярную группу, а большая часть стержня представляет собой гибкую гидрофобную углеводородную цепь. Такие вещества называются амфифилами.

Жидкий кристалл обладает свойствами и жидкости, и кристалла:

Подобно обычной жидкости, жидкий кристалл обладает текучестью и принимает форму сосуда, в который он помещен. Он обладает свойством, характерным для кристаллов - упорядочиванием в пространстве молекул, образующих кристалл. Не имеют жёсткую кристаллическую решётку. Наличие порядка пространственной ориентации молекул. Осуществление более сложного ориентационного порядка молекул, чем у кристаллов.

Применение жидких кристаллов:

1. Одно из важных направлений использования жидких кристаллов — термография. Подбирая состав жидкокристаллического вещества, создают индикаторы для разных диапазонов температуры и для различных конструкций. 

Пример:
Цифровой ЖК индикатор температуры выхлопных газов; Цветной графический индикатор изменения температуры и влажности. 
2. Применение в ЖК в медицине: термометры, приборы для лечения и диагностики.

Пример:
ЖК-медицинский термометр; Прибор низкочастотной терапии «Радиус-01»,
жидкокристаллический индикатор (в интенсивной терапии, реанимации).
Изюминкой аппарата CEM-TECH является датчик. Это кристалл арсенида галлия. Вначале этот полупроводник использовался в управлении космическими объектами, а затем стал применяться в медицине.      
3. С помощью жидких кристаллов обнаруживают пары́ вредных химических соединений и опасные для здоровья человека гамма- и ультрафиолетовое излучения. На основе жидких кристаллов созданы измерители давления, детекторы уфи.

4. Самая многообещающая область применения жидкокристаллических веществ — информационная техника. От первых индикаторов, знакомых всем по электронным часам, до цветных телевизоров с жидкокристаллическим экраном размером с почтовую открытку прошло лишь несколько лет. Такие телевизоры дают изображение весьма высокого качества, потребляя меньшее количество энергии.

5. Широкое применение ЖК получили в сферах промышленного производства, а также в ювелирном деле. Некоторое время тому назад необычной популярностью в США пользовалась новинка ювелирного производства, получившая название “перстень настроения”. За год было продано 50 миллионов таких перстней.

 6. Применение ЖК в транспорте, в радиолокационных измерительных приборах, дисплеях.

Пример:
Радиолокационный измеритель скорости «ВИЗИР».  

Жидкокристаллический дисплей в автомобиле. 


Твёрдое тело — это одно из четырёх агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний (жидкости, газов, плазмы) стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебания около положений равновесия.

Различают кристаллические и аморфные твёрдые тела.

Кристаллы характеризуются пространственною периодичностью в расположении равновесных положений атомов, которая достигается наличием дальнего порядка и носит название кристаллической решётки. Естественная форма кристаллов — правильные многогранники.

Аморфные телатвёрдые тела, атомарная решётка которых не имеет кристаллической структуры. Аморфное тело не обладает дальним порядком в расположении атомов и молекул. Для аморфных тел характерна изотропия свойств и отсутствие определённой точки плавления: при повышении температуры аморфные тела постепенно размягчаются и выше температуры стеклования (Tg) переходят в жидкое состояние.

Аморфные вещества не имеют кристаллической структуры и в отличие от кристаллов не расщепляются с образованием кристаллических граней, как правило — изотропны, то есть не обнаруживают различных свойств в разных направлениях, не имеют определённой точки плавления. К аморфным веществам принадлежат стекла (искусственные и вулканические), естественные и искусственные смолы, клеи и др. Стекло — твердотельное состояние аморфных веществ. Аморфные вещества могут находиться либо в стеклообразном состоянии (при низких температурах), либо в состоянии расплава (при высоких температурах). Аморфные вещества переходят в стеклообразное состояние при температурах ниже температуры стеклованияT. При температурах свыше T, аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии. Вязкость аморфных материалов — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества.

Аморфное тело находится в метастабильном состоянии и с течением времени должно перейти в кристаллическое состояние, однако время кристаллизации часто столь велико, что метастабильность вовсе не проявляется. Аморфное тело можно рассматривать как жидкость с очень большой (часто бесконечно большой) вязкостью.

Состояние чистого вещества описывается очень просто – твердое, жидкое, газообразное. Но абсолютно чистых веществ в природе не существует. Даже незначительное количество примесей может существенно влиять на свойство веществ: температуру кипения, электро- и теплопроводимость, реакционную способность и т.д.

В природе и практической жизни человека встречаются не отдельные вещества, а их системы. Важнейшими из них являются дисперсные системы.

Д.С. – гетерогенные системы, в которых одно вещество равномерно распределено в виде частиц внутри другого вещества.

Дисперсная фаза- мелко раздробленное вещество.

Дисперсная среда- однородное вещество, в котором распределена д. фаза. Примеры д.с : мел + вода, туман, дым, смог (определить дисперсную среду и дисперсную фазу)

Классификация:

1. Д.С. в зависимости от сочетания агрегатного состояния ДФ и ДС можно подразделить на 9 видов:

Жидкость

Газировка, пена

Плазма крови, пищеварительный сок, эмульсии

Строительные растворы, суспензии, золи

Твердое вещество

Снежный наст, порошки, пористое тело

Мед, косметические средства, влажная почва

Минералы, сплавы, цветное стекло, горные породы


2. Классификация ДС по величине частиц:

Д.С.


Грубодисперсные системы тонкодисперсные системы

(эмульсии, суспензии) (истинные растворы)

Коллоидные растворы

(золи, гели, пасты)

Грубодисперсые системы (размер частиц более 100 нм) это непрозрачные системы, частицы видны невооруженным глазом, отстаиваются, у жидкостей видна граница раздела. Грубодисперсные системы делятся на

- эмульсии (молоко, лимфа, нефть)

- суспензии (мел + вода, известковое молоко + вода, глина + вода)

Суспензия — это грубодисперсная система, имеющая твердую дисперсную фазу и жидкую дисперсионную среду. Обычно ее частицы настолько велики (больше 10 мкм), что могут довольно легко оседать под силой тяжести (лекарства, эмалевые краски; цементные растворы)

Эмульсия — дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде) - молоко. В нём капли молочного жира распределены в водной среде.

Тонкодисперсные системы: (золи и гели), размер частиц от 1-100нм.

Золи- это жидкости живой клетки-цитоплазма, ядерный сок кровь, лимфа, пищевые соки). Частицы золей могут слипаться между собой и выпадать в осадок (коагуляция), при этом р-р превращается в гель (студенистый осадок) -мармелад, зефир, птичье молоко, гель для душа, гель до и после бритья; природные гели-медуза, хрящи, сухожилия, волосы. мыш. ткани.

ЗНАЧЕНИЕ: Глобальная роль коллоидов заключается в том, что они являются основными компонентами живых организмов. Коллоиды поступают в организм в виде пищевых веществ и в процессе пищеварения превращаются в специфические, характерные для данного организма коллоиды. Можно сказать, что весь организм человека - это сложная коллоидная система в ее связи с поверхностными явлениями.

Под строением вещества понимают, из каких частиц (молекул, ионов) построена кристаллическая решётка.

Вещества делятся по строению: на молекулярные и немолекулярные

Молекулярные вещества - это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются молекулы.

Молекулы - наименьшая частица молекулярного вещества, способная существовать самостоятельно и сохраняющая его химические свойства. Молекулярные вещества имеют низкие температуры плавления и кипения и находятся в стандартных условиях в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Например: Вода H2O - жидкость, tпл=0°С; tкип=100°С; Кислород O2 - газ, tпл=-219°С; tкип=-183°С; Оксид азота (V) N2O5 - твердое вещество, tпл=30,3°С; tкип=45°С;

К молекулярным веществам относятся:

- большинство простых веществ неметаллов: O2, S8, P4, H2, N2, Cl2;
- соединения неметаллов друг с другом (бинарные и многоэлементные) : NH3, CO2, H2SO4.

Немолекулярные вещества:

Немолекулярные вещества - это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются атомы или ионы.
Ион - это атом или группа атомов, обладающих положительным или отрицательным зарядом.

Например: Na+, Cl−.

Немолекулярные вещества находятся в стандартных условиях в твердом агрегатном состоянии и имеют высокие температуры плавления и кипения. Например: натрий хлорид NaCl - твердое вещество, tпл=801°С; tкип=1465°С; медь Cu - твердое вещество, tпл=1083°С; tкип=2573°С; кремний Si - твердое вещество, tпл=1420°С; tкип=3250°С;

К немолекулярным веществам относятся:

- простые вещества металлы и их сплавы: Na, Cu, Fe, ...;
- соединения металлов с неметаллами: NaH, Na2SO4, CuCl2, Fe2O3;
- неметаллы: бор, кремний, углерод (алмаз) , фосфор (чёрный и красный) ;
- некоторые бинарные соединения неметаллов: SiC, SiO2.

К основным законам химии относится закон постоянства состава:

Всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.

Атомно-молекулярное учение позволяет объяснить закон постоянства состава. Поскольку атомы имеют постоянную массу, то и массовый состав вещества в целом постоянен.

Например, вода содержит (по массе) 11,19% Н и 88,81% О, её молекулярная масса равна 18,016; это отвечает формуле H2O, в которой на 2 атома Н приходится 1 атом О

П. с. з. строго применим только по отношению к газообразным и жидким химическим соединениям.

Понятие «доля» и ее разновидности.

Химическая формула, или формульная единица, вещества несет немалую информацию. Она обозначает: конкретное химическое вещество, его название; одну молекулу; один моль вещества. По химической формуле также можно определить: качественный состав (из каких элементов состоит данное вещество); количественный состав (число атомов каждого элемента в молекуле или количество вещества каждого элемента в одном вещества.

Например, химическая формула Н2О показывает:

- это вещество — вода;

- 1 молекулу или 1 моль воды;

- вода — это сложное вещество, образованное двумя химическими элементами — кислородом и водородом;

- в молекуле воды содержится 1 атом кислорода и 2 атома водорода; 1 моль воды содержит 1 моль атомов кислорода и 2 моля атомов водорода;

- Мг2О) = 18; М(Н2О) = 18 г/моль.

Химическая формула позволяет рассчитать массовую долю (ω) каждого элемента в сложном веществе. Для нашего примера:

ω (О) = 16 = 0,8889, или 88,89 %;

18

2

ω (Н) = — = 0,1111, или 11,11 %;

18

массовую долю водорода можно также найти как разность: ω (Н) = = 100 - 88,89 = 11,11 %.

Зная массовые доли элементов в сложном веществе, можно решить обратную задачу — вывести молекулярную формулу этого вещества. Такая задача решается по алгоритму:

  1. Обозначить химическую формулу вещества с помощью индексов х, у, z, ... по числу элементов в молекуле.

  2. Если в условии не дана массовая доля одного из элементов, вычислить ее как разность суммарной массовой доли (100 %) и массовых долей всех остальных элементов.

  3. Найти отношение индексов х: у: х: ... как отношение частных от деления массовой доли элементов на их относительную атомную массу.

  4. Привести частные от деления к отношению целых чисел.

  5. Определить простейшую формулу вещества.

В задачах на вывод формул, например, органических веществ, часто требуется сравнить относительную молекулярную массу простейшей формулы с истинной относительной молекулярной массой, найденной по условию задачи (чаще всего по плотности по воздуху или по водороду). Отношение этих масс дает число, на которое надо умножить индексы простейшей формулы.

Аналогично массовой доле элемента можно определить и состав смеси.

Как найти массовую долю вещества:

Необходимо определить массовую долю вещества, вещество находится в виде смеси. Первоначально кладем на весы само вещество. Получили массу вещества. Зная определенную массу вещества в смеси мы с легкостью получим его массовую долю. К примеру, есть 170г. воды. В них находится 30 грамм вишневого сока. Общая масса=170+30=230 грамм. Поделим массу вишневого сока к общей массе смеси: 30/200=0.15 или 15%.

Если смесь является газообразной, то говорят об объемной доле компонента в газовой смеси.

Доля — это безразмерная величина, которая показывает отношение массы (объема) компонента смеси к общей массе (объему) смеси.

Доля всегда меньше единицы; чаще ее выражают в процентах, т.е. умножают долю на 100 %.

На практике часто приходится иметь дело с растворами веществ; в этом случае используют понятие массовая доля раствора.

Массовая доля – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора.

ω = m1 / m, где m1 – масса растворенного вещества, а m – масса всего раствора.

Если содержание массовой доли растворенного вещества нужно узнать в процентах, умножьте полученное число на 100%:

ω = m1 / m х 100%

Решение данной проблемы может понадобиться при определении концентрации пищевых растворов(уксус) или лекарственных препаратов. Например, дана масса раствора KOH, он же гидроксид калия, массой в 400 грамм. KOH (масса самого вещества) составляет 80 грамм. Необходимо найти массовую долю желчи в полученном растворе. Формула нахождения решения: KOH (масса раствора гидроксида калия) 300 г, масса растворенного вещества (KOH) 40 г. Найдите KOH (массовую долю щелочи) в полученном растворе, t- массовая доля. m- масса, t (вещества) = 100%* m (вещества) / m (раствора (вещества). Таким образом KOH (массовая доля раствора гидроксида калия): t (KOH) = 80 г /400 г х 100% = 20 %.

Еще одним частным случаем доли компонента в смеси является доля примесей (ω п), содержащихся в образце вещества.

В этом случае для нахождения доли чистого вещества (ω ч) нужно из единицы вычесть долю примесей.

Разновидностью понятия «доля» в химии является массовая доля выхода продукта реакции.

Массовая доля выхода продукта реакции (ŋ) — это отношение массы продукта, полученного практически, к массе продукта, рассчитанной теоретически. Измеряется в процентах и долях.

В условии задачи встречается слово «выход». Теоретический выход продукта всегда выше практического. Понятия «теоретическая масса или объём, практическая масса или объём» могут быть использованы только для веществ-продуктов. 

Массовая доля выхода продукта.

ŋ   =   m(практическая) / m(теоретическую) * 100 %

Объёмная доля выхода продукта.  

ŋ = V (практический) / V (теоретический) * 100%

                                        

Условие прямой задачи. Вычислите массовую долю выхода продукта С от теоретически возможного, если из вещества А массой х граммов было получено вещество С массой у граммов.

        Дано:                                                     Решение.

                                                                             h - ?

m (А) = х г.                                        х г                   пр = у г

практ.(С) = у г.                                a A     +  b B    =  c C

                                                          а моль                 с моль  

ŋ (С) = ?                   

Записываем формулы, на которые будем опираться в ходе решения.

m                             V                   mпракт.

n = -------   ;         n  = -------- ;    ŋ  =  -----  100 %        

 M                            Vm                     m теорет.

2. Находим молярные массы подчеркнутых веществ. [ М ] = г/моль.

3. Находим количество вещества реагента А:                х

                                                                                 n (А) =  --------  (моль)  

                                                                                               М (А) 

Находим количество вещества С, используя уравнение химической реакции:

   n(А)                 а                               n(А) * с

---------       =    ------   ;   n теор. (С) =  ------  (моль)

 n теор (С)           с                                  а

                                     ( по уравнению)    

5.Находим теоретическую массу продукта С:    

теор.(C) = n теор. (С) * M (C).  (г)

6. Находим массовую долю выхода продукта С:                                                                    

 mпракт (С)

ŋ  (С) =  ----------   * 100 %        

                 теор.(C)

   Ответ:

(Если в условии задачи даны объёмы или необходимо вычислить объёмную долю выхода продукта – задача решается по той же схеме, используя соответствующие формулы).


Контроль знаний:

Дайте определение и приведите примеры трёх агрегатных состояний воды, газообразному состоянию вещества, жидкому и твердому состоянию вещества, жидким кристаллам, дисперсионных систем, массовой доля, вещества молекулярного и немолекулярного строения, дисперсионных систем, минеральных вод.

Ознакомьтесь с этикетками на бутылках с минеральной водой.

1Какие ионы входят в состав этих вод? Как их обнаружить?

2. Налейте в пробирку 2 мл минеральной воды.

3. Добавьте 4 мл раствора карбоната натрия. Что вы наблюдаете? Какой ион обнаружен? Запишите уравнение химической реакции.

4. В пробирку налейте 2 мл минеральной воды.

5. Добавьте 4 мл раствора соляной кислоты. Что вы наблюдаете? Какой ион обнаружен? Запишите уравнение химической реакции.



Литература:

1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010,

2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

3.  http://ru.wikipedia.org- энциклопедия

4. .Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.














hello_html_8989278.pngСамостоятельная работа №2:

Тема: Скорость химической реакции. Зависимость скорости химической реакции от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры. Реакции гомо- и гетерогенные. Обратимость химических реакций. Необратимые и обратимые химические реакции.

Понятие о катализе и катализаторах. Состояние химического равновесия для обратимых химических реакций. Способы смещения химического равновесия на примере синтеза аммиака.

Основные понятия и термины по теме: химические реакции, гомогенная, гетерогенная реакция, обратимость химических реакций, понятие о катализе и катализаторах.

План изучения темы

(перечень вопросов, обязательных к изучению):

  1. Скорость химической реакции.

  2. Скорость гомогенной реакции.

  3. Скорость гетерогенной реакции.

  4. Факторы, влияющие на скорость химической реакции.

  5. Обратимость химических реакций.

  6. Понятие о катализе и катализаторах. Типы Катализа.

Содержание:

1.Скорость химической реакции.

Химические реакции протекают с разными скоростями. Очень быстро проходят реакции в водных растворах практически мгновенно.

Если химические реакции происходят в однородной среде, например, и растворе или в газовой фазе, то взаимодействие реагирующих веществ происходит во всем объеме. Такие реакции называют гомогенными.

H2(г. ) + Cl2(г. ) = 2HCl(г. )

CH3COOH(р-р) + C2H5OH(р-р) ↔ CH3COOC2H5(р-р) + H2O


И гетерогенные реакции, если продукты реакции и исходные вещества находятся в разных агрегатных состояниях.

2Al(т. ) + 3CuCl2(р-р) = 3Cu(т. ) + 2AlCl3(р-р)

СаС2(т. ) + 2Н2О (ж. ) = С2Н2(г. ) + Са (ОН) 2(р-р)


2.Скорость гомогенной реакции определяется как изменение количества вещества в единицу времени в единице объема:

hello_html_25e6d539.jpg

изменение числа молей одного из веществ (чаще всего исходного, ко может быть и продукта реакции);


— интервал времени (с, мин);


— объем газа или раствора (л).

Поскольку отношение количества веществ к объему представляет собой молярную концентрацию С, тоhello_html_m2fa85f9b.jpg

Таким образом, скорость гомогенной реакции определяется как изменение концентрации одного из веществ в единицу времени:
hello_html_11f210d2.jpg

если объем системы не меняется.

Факторы, влияющие на скорость химической реакции.

Скорость химической реакции определяется следующими основными факторами:

1)  природой реагирующих веществ (энергия активации);

2)  концентрацией реагирующих веществ (закон действующих масс);

3)  температурой (правило Вант-Гоффа);

4)  наличием катализаторов (энергия активации);

5)  давлением (реакции с участием газов);

6)  степенью измельчения (реакции, протекающие с участием твердых веществ);

7)  видом излучения (видимое, УФ, ИК, рентгеновское).

Обратимыми называются такие реакции, которые одновременно протекают в двух взаимно противоположных направлениях.

Это означает, что в реакционной смеси протекает как взаимодействие реагентов, так и взаимодействие продуктов. В этом смысле различие между реагентами и продуктами условное. Направление протекания химической реакции определяется условиями ее проведения (температурой, давлением, концентрацией веществ).

Многие реакции имеют одно преимущественное направление и для проведения таких реакций в противоположном направлении требуются экстремальные условия. В подобных реакциях происходит почти полное превращение реагентов в продукты.

Реакции, которые протекают только в одном направлении и завершаются полным превращением исходных реагирующих веществ в конечные вещества, называются необратимыми. Примером такой реакции может служить разложение хлората калия (бертолетовой соли) при нагревании:
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 ↑

Реакция прекратится тогда, когда весь хлорат калия превратится в хлорид калия и кислород. Необратимых реакций не так много. Большинство реакций являются обратимыми.

В уравнениях обратимых реакций между левой и правой частями ставят две стрелки, направленные в противоположные стороны. Примером такой реакции может служить синтез аммиака из водорода и азота.


Понятие о катализе и катализаторах. Типы Катализа.

Реакции по участию катализатора:

а) Каталитические – с участием катализатора

2KClO3 → 2KCl + 3O2↑ (катализатор - MnO2)
C2H5OH → C2H4↑ + H2O (катализатор - H2SO4 конц. )

б) Некаталитические – без участия катализатора

2HgO → 2Hg + O2↑
C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O

По механизму протекания

а) Радикальные – протекают между радикалами и молекулами.

Cl2 → Cl. + Cl. (на свету; точки означают неспаренные электроны у радикалов)
CH4 + Cl. → CH3. + HCl
CH3. + Cl2 → CH3Cl + Cl. и т. д.
б) Ионные реакции – протекают между ионами

AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3


В настоящее время каталитические процессы занимают доминирующее положение в химической технологии: более 80% продукции тяжёлой химической промышленности получают с использованием различных катализаторов. Катализ играет важнейшую роль в живой природе. Сложные комплексы химических превращений, обусловливающие брожение, дыхание, пищеварение, синтез белков осуществляется с помощью ферментов – катализаторов белковой природы, образующихся в живых телах. По некоторым свойствам ферменты существенно превосходят промышленные катализаторы. Изучение каталитических процессов является одним из важнейших направлений современной химии и знакомство с ними является существенным элементом образования современного химика-технолога.

Катализаторы – вещества, которые изменяют механизм реакции, уменьшают  Еакт => υ ↑.

Катализаторы остаются неизменными по окончании реакции.

Ферменты – биологические катализаторы, по природе белки.

Ингибиторы – вещества, которые ↓ υ.

Под катализом в настоящее время понимается изменение скорости химической реакции при добавлении к реагентам небольших количеств веществ (катализаторов), многократно вступающих в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции, но восстанавливающих после каждого цикла промежуточных взаимодействий свой состав. Наряду с увеличением скорости реакций, небольшие добавки веществ, не изменяющие после окончания цикла свой состав, могут вызывать и уменьшение скорости процесса. В этом случае говорят об ингибировании (отрицательном катализе) химических реакций.

В подавляющем большинстве случаев катализатор не изменяет состояния равновесия, так как снижает энергетический барьер и в обратной реакции, но ускоряет достижение равновесного состава. Строго говоря, введение катализатора меняет изобарно-изотермический потенциал системы и может изменить свойства среды, например, коэффициенты активности. Обычно этим обстоятельством пренебрегают, поскольку количество вводимого катализатора мало.

Константа скорости в каталитических процессах может расти как за счет уменьшения энергетического барьера, так и в результате роста энтропии активации. Снижение энергии активации обусловлено тем, что взаимодействие катализатора и реагирующей молекулы изменяет их свойства (длина и энергия связи в реакционном узле) и образование активированного комплекса происходит с меньшими энергетическими затратами. Изменение энтропии связано с реорганизацией реагирующей системы.

Важной особенностью каталитических процессов является сохранение катализатором своего состава в процессе реакции. Количество реагирующего вещества, которое может испытывать превращение в присутствии определенного количества катализатора не ограничивается какими-либо стехиометрическими соотношениями и может быть очень большим. Например, одна весовая часть катализатора в производстве серной кислоты вызывает превращение 104весовых частей реагирующих веществ.

Катализаторы подразделяют на гомогенные и гетерогенные. Гомогенный катализатор и реагирующие вещества образуют единую фазу, чаще всего жидкую, в которой протекает каталитическая реакция. К гомогенным катализаторам относят также ферменты или энзимы — биокатализаторы, под действием которых в живых организмах протекает синтез большинства веществ, необходимых для их жизнедеятельности. Гетерогенно-каталитические реакции протекают на границе раздела фаз, образуемых катализатором и реагентами. Наиболее часто в качестве гетерогенных катализаторов используют твердые тела, при этом реагирующие вещества находятся в жидкой или газовой фазе.

СН3СOOС2Н5+ Н2O→CH3COOH+ С2Н5

Специфичность катализа.

 Специфичность каталитического действия заключается в том, что реакции данного типа ускоряются катализаторами лишь определенного химического состава независимо от того, являются они гомогенными или гетерогенными. Так, кислотно-основные реакции ускоряются кислотами или основаниями, а окислительно-восстановительные — переходными металлами или их соединениями, при этом особенно высоким каталитическим действием обладают элементы восьмой группы таблицы Д.И.Менделеева. Однако даже в пределах одной группы каталитические свойства веществ меняются немонотонно. Так, из всех элементов восьмой группы лишь железо обладает достаточно высокой активностью в реакции синтеза аммиака. Такое же заключение можно сделать относительно каталитического действия серебра при сравнении его с медью и золотом в реакции окисления этилена. Специфичность свойственна в той или иной мере всем катализаторам и обусловлена специфичностью химических связей (ковалентной, донорно-акцепторной или водородной), которые возникают между катализатором и реагентом.

В образовании химической связи с реагентами участвуют лишь определенные группы атомов катализатора. Такую группу атомов принято называть каталитическим или активным центромВ гомогенном катализе каждая молекула катализатора, например, ион гидроксония, может рассматриваться как активный центр. В комплексных соединениях переходных металлов в качестве активных центров может выступать "вакантное место" в координационной сфере комплексного соединения иона металла. Активные центры гетерогенных катализаторов находятся на поверхности твердого тела и представляют собой один или группу атомов, ионов кристаллической решетки. Более сложное строение имеют активные центры ферментов. Специфичность каталитического действия того или иного катализатора определяется химическим составом, строением и структурой его активных центров.

Активность и селективность катализаторов. 

Любая каталитическая реакция включает по крайней мере две стадии:

1) взаимодействие активного центра с молекулой реагента и образование промежуточного соединения;

2) распад промежуточного соединения с образованием продуктов реакции и "свободного" активного центра.

Последний вновь вступает во взаимодействие с молекулами исходных веществ. Такие циклы могут повторяться многократно. Число циклов, совершающихся за единицу времени на одном активном центре, называют числом оборотов катализатораМерой каталитической активности является число оборотов катализатора. Для гомогенных катализаторов число оборотов легко подсчитать, если разделить скорость реакции на молярную концентрацию катализатора.

Активность катализатора, так же как и скорость реакции, зависит от условий проведения каталитического процесса: температуры, концентрации реагентов, давления, а также растворителя, если каталитическая реакция протекает в жидкой фазе. Поэтому сравнение каталитической активности различных катализаторов проводят при строго одинаковых условиях.

Состояние обратимой реакции, при котором υ  называется химическим равновесием.(т.е. V прямой реакции равна V обратной)

Для системы, находящейся в химическом равновесии, концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем.
А2 + В2
2AB .

Смещение химического равновесия.

Положение химического равновесия зависит от следующих параметров реакции: температуры, давления и концентрации.

Чтобы реакция на химических производствах проходила как можно полнее, необходимо сместить равновесие в сторону продукта. Для того, чтобы определить, как тот или иной фактор изменит равновесие в системе, используют принцип Ле Шателье (1844 г.): Если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить t, р, С), то равновесие сместится в ту сторону, которая ослабит это воздействие.

Факторы, влияющие на химическое равновесие:

1) при ↑ Среаг →, при ↑ Спрод ← : S2+2O2=2SO2 ,[O]↑ →, [SO2]↑ ←

2) при ↑ p (для газов) - в сторону уменьшения объема,

при ↓ р – в сторону увеличения V; если реакция протекает без изменения числа молекул газообразных веществ, то давление не влияет на равновесие в данной системе.

CaCO3=CaO+CO2 P↑ ←, P↓ →
1моль=1моль+1моль .

3) при ↑ t – в сторону эндотермической реакции (- Q), при ↓ t – в сторону экзотермической реакции (+ Q).

CaCO3=CaO+CO2 -Q t↑ →, t↓ ←
N2+3H2↔2NH3 +Q t↑ ←, t↓ →

Способы смещения химического равновесия на примере синтеза аммиака.

Сырье: азотоводородная смесь.
Вспомогательный материал: катализатор (пористое железо).
Основной химический процесс: 
Предварительно получают азотоводородную смесь. Водород получают парокислородной конверсией метана (из природного газа):
СН
4 + Н2О(г) → СО + ЗН2 - Q
2СН
4 + О2 = 2СО + 4Н2 + Q
СО + Н
2О(г) = СО2 + Н+ Q
Азот получают ректификацией жидкого воздуха.


Назначение


Реакция


Турбокомпрессор


Сжатие смеси до необходимого давления 25·10
6 Па


-


Колонна синтеза


Газы реагируют при 450—500 °С в присутствии катализатора под давлением с образованием 10—20% аммиака


N
2 + 3H2 ↔ 2NH3 + 92 кДж


Холодильник


Сжижение аммиака 


-


Сепаратор


Отделение аммиака от непрореагировавших азота и водорода


-


Особенности технологического процесса: направление движения азотоводородной смеси в колонне синтеза выбирают таким образом, чтобы максимально использовать теплоту реакции и предохранить наружные стенки аппарата от чрезмерного нагревания. Образующийся аммиак (10—20%) отделяют сжижением, возвращая непрореагировавшую азотоводородную смесь в колонну синтеза. Процесс непрерывный, циркуляционный.
Основной продукт: аммиак.

Применение: производство азотных удобрений, взрывчатых веществ, пластических масс и др.

Контроль знаний:

Дайте определение и приведите примеры гомо- и гетерогенных реакций, состояния химического равновесия, катализа и катализаторов.


Литература:

1. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

2.  http://ru.wikipedia.org- энциклопедия.

3. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.


















hello_html_8989278.png


Самостоятельная работа №3

Тема: Роль воды в химической реакции. Истинные растворы. Растворимость и классификация веществ по этому признаку: растворимые, малорастворимые и нерастворимые вещества. Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация. Кислоты, основания и соли с точки зрения теории электролитической диссоциации.

Химические свойства воды: взаимодействие с металлами,

основными и кислотными оксидами, разложение и образование кристаллогидратов. Реакции гидратации в органической химии.


Основные понятия и термины по теме: вода, растворы, растворение, классификация веществ, виды растворов, факторы растворимости, значение. теория электролитической диссоциации, катионы, анионы, катод, анод, электролиты, неэлектролиты, степень диссоциации.


План изучения темы:

(перечень вопросов, обязательных к изучению):

  1. Роль воды в химической реакции.

  2. Виды растворов. Истинные растворы. Классификация веществ по их растворимости в воде.

  3. Факторы, от которых зависит растворимость веществ в воде.

  4. Значение водных растворов для организма человека.

  5. Механизм электролитической диссоциации.

  6. Электролиты и неэлектролиты. Степень электролитической диссоциации.

  7. Химические свойства воды. Реакции гидратации в органической химии


Содержание:

  1. Роль воды в химической реакции.

Вода играет огромную роль на планете. Входит в состав многих веществ, большую роль играет как растворитель, т.к. в большинстве своѐм вещества растворяются в ней.

Химические свойства Н2О:

Водаочень активный реагент по следующим причинам:

а) за счет ориентационного взаимодействия с полярными молекулами других веществ;

б) установления водородных связей;

в) проявления донорных свойств со стороны атома кислорода по отношению к частицам – акцепторам электронных пар;

г) электролитической диссоциации при обычных условиях (ионы Н+ гидратируются, образуя ионы Н3О+ ).

1. При температуре выше 1000С диссоциация водяного пара, но равновесие сдвинуто в сторону воды.

.

2. Оксиды металлов и неметаллов соединяются с водой, образуя основания и кислоты (гидрооксиды).



3. Некоторые соли образуют с водой кристаллогидраты. При растворении веществ с ионной структурой молекулы растворителя удерживаются около иона силами электростатического притяжения, т.е. за счет ион -дипольного взаимодействия.

Например: кристаллогидрат сульфата натрия Na2SO410H2O (глауберова соль), Na2CO310H2O - кристаллическая сода.

Гидраты, образующиеся в результате донорно-акцепторного взаимодействия (где ионы растворенного вещества выступают обычно в качестве акцепторов, а молекулы растворителя в качестве доноров электронных пар) представляют собой частный случай комплексных соединений.

Аквакомплексы – лигaндами является вода, [Co(H2O)6]Cl2, [Al(H2O)6]Cl3, [Cr(H2O)6]Cl3 и др. Некоторые аквакомлексы в кристаллическом состоянии удерживают кристаллизационную воду [Cu(H2O)4]SO4H2O – медный купорос.

2. Виды растворов. Истинные растворы. Классификация веществ по их растворимости в воде.


Раствор-это однородная смесь веществ, состоящая из нескольких компонентов.

Различают истинные, коллоидные растворы и суспензии.

Истинные растворы характеризуются прозрачностью, имеют малые размеры растворённых частиц, легко проходят через биологические мембраны. В зависимости от концентрации солей существует три типа растворов: изотонические; гипертонические; гипотонические.

 И з о т о н и ч е с к и е р а с т в о р ы имеют одинаковую концентрацию солей, как и в плазме крови, и такое же осмотическое давление. 
К ним относят растворы, имеющие концентрацию солей 0,9%.
 
Одним из таких растворов является
 физиологический раствор - это раствор хлорида натрия - NaCl 0,9%. В таком растворе в клетку и из клетки молекулы воды будут перемещаться в равном количестве в обе стороны. 

Применение физиологического раствора.

Вводят физраствор через рот, внутривенно, внутримышечно, подкожно, в прямую кишку: 

  • при некоторых заболеваниях – тяжелые длительные поносы, холера, неукротимая рвота, обширные ожоги хлорид натрия выделяется из организма в больших количествах, чем обычно. Также его много теряется с потом при работе в горячих цехах. В таких случаях в организме возникает его недостаточность, что сопровождается развитием ряда болезненных явлений: спазмы, судороги, нарушения кровообращения, угнетение ЦНС; 

  • при интоксикациях, кровопотерях, обезвоживании, высокой температуре для промывания глаз, носовой полости. 

  • натрий хлористый является составной частью растворов применяющихся в качестве кровозамещающих (плазмозамещающих) жидкостей.

Г и п е р т о н и ч е с к и й р а с т в о р (2%, 5%, 10%, 15%) - это раствор в котором концентрация солей выше, чем в плазме крови. 
К ним относятся растворы, содержащие более 0,9% солей. Если клетку поместить в такой раствор, то вода из клетки поступает в окружающую среду, при этом падает в клетке тургорное (осмотическое) давление, содержимое клетки сжимается, она теряет форму, происходит обезвоживание. Это явление называется –
 плазмолиз. Явление плазмолиза обратимое, если поместить клетку в гипотонический раствор, то в таком растворе она восстановит объем и форму Н0 клетка.

Применяют гипертонический раствор для:

  • полосканий горла, для ванн, обтираний; 

  • назначают при запорах для опорожнения кишечника. 

  • в виде компрессов и примочек применяются при лечении гнойных ран, раны очищаются от гноя;

  • 2 – 5% растворы используют для промывания желудка при отравлении нитратом серебра;

  • внутривенно используют при отёке лёгких и внутренних кровотечениях. 

Г и п о т о н и ч е с к и й р а с т в о р - это раствор, имеющий меньшую концентрацию солей, чем в плазме крови. К ним относят дистиллированную воду, талую воду ледников. Если клетку поместить в гипотонический раствор, то в нее из раствора будет поступать вода, осмотическое давление возрастает, клетка набухает. Это явление получило название – деплазмолиз. 

Применяют гипотонические растворы в качестве растворителей для водорастворимых лекарственных препаратов. Путём пиноцитоза в клетки поступают питательные вещества из кровяного русла, гормоны, ферменты, лекарственные вещества. 

Суспензии, или взвеси, — мутные жидкости, частицы которых размером более 0,2 мкм. При отстаивании взвешенные частицы оседают.

Коллоидные растворы. Если частицы имеют промежуточные размеры от 0,1 до 0,001 мкм, т. е. слишком велики, чтобы образовать истинный раствор, но и слишком малы, чтобы выпасть в осадок, возникает коллоидный раствор (греч. со11а— клей). 

По агрегатному состоянию растворы делятся на твердые, жидкие и газообразные. Твердые – сплавы металлов, газообразные – воздух.
Любой раствор, особенно жидкий, как правило, состоит из двух компонентов.

Классификация веществ по их растворимости в воде:

  • Хорошо растворимые -  если при комнатной температуре в 100 г воды растворяется больше 1 г этого вещества.

  • Малорастворимые – если при таких условиях растворяется меньше 1 г вещества в 100 г воды.

  • Практически нерастворимые вещества – такие вещества, растворимость которых меньше 0,01 г в 100 г воды.

Виды растворов:

Насыщенный раствор - в котором при данной температуре вещество больше не растворяется.

Ненасыщенный раствор, в котором при данной температуре находится меньше растворяемого вещества, чем в его насыщенном растворе.

Пересыщенный раствор, в котором при данной температуре находится в растворенном состоянии больше вещества, чем в его насыщенном растворе при тех же условиях.

Растворение - это химический процесс-взаимодействие молекул растворителя с частицами растворенного вещества.

3.Факторы, от которых зависит растворимость веществ в воде:

1.Природа реагирующих веществ. Полярные молекулы веществ способны растворяться в полярном растворителе – воде.

2. При увеличении температуры жидкости и твердые вещества растворяются лучше, а газы – хуже.

3. При увеличении давления, объем уменьшается и молекул чаще сталкиваться друг с другом, поэтому растворение увеличивается.

4.Значение водных растворов для организма человека:

Все вещества поступают в клетки в растворенном виде и выводятся яды из клеток так же в виде растворов.

Вода является участников большинства химических реакций, протекающих в нашем организме. Наш организм на 70% состоит из воды. Содержание растворенного вещества в растворе называют концентрацией.

Способы выражения концентрации растворов: массовая доля растворенного вещества: w(раств.в-ва) = m(вещества) m(раствора) х100%.

5.Механизм электролитической диссоциации.

Особенности протекания химических реакций неорганических веществ в растворах.

Значительная часть химических реакций между неорганическими веществами происходит в растворе. К какому бы классу не принадлежало неорганическое соединение, в водном растворе ее химические свойства определяют ионы, на которые она диссоциирует.

Пример. Реакция нейтрализации (взаимодействие основания с кислотой):

NaOH + HCl = NaCl + H2O

Na++ OH - + H+ + Cl- = Na+ + Cl- + H2O

H+ + OH- = H2O


Откуда возникают ионы? Значение термина электролитическая диссоциация:

HNO2 ↔ H+ + NO2
→ диссоциация (ионизация)
← ассоциация (моляризация)

Главная причина диссоциации.

В растворе или расплаве электролиты распадаются на ионы - диссоциируют. Распад электролитов на ионы при растворении их в воде называется электролитической диссоциацией.

В процессе электролитической диссоциации (распаде электролитов на ионы) большую роль играют молекулы воды. Между атомами водорода и кислорода имеются расположенные под углом около 105 ковалентные сильнополярные связи. Поэтому молекулы воды полярны и представляют собой диполи: hello_html_44b87fb1.png 

При растворении в воде веществ с ионной связью, например, хлорида натрия, молекулы воды притягиваются своими отрицательными полюсами к положительно заряженным ионам натрия, а положительными полюсами – к отрицательно заряженным хлорид-ионам. В результате связь между ионами ослабляется, и кристаллическая решетка разрушается (рис.1). Таким образом, все ионы в растворе связаны с молекулами воды. Такие ионы называются гидратированными, а процесс их образования гидратацией.  Положительно заряженные ионы называются катионами, а отрицательно заряженные – анионами.

hello_html_m82863f1.pnghello_html_13ea5339.png


Рис.1. Диссоциация NaCl   Рис.2. Диссоциация HCl.

Теория электролитической диссоциации:

1.      При растворении в воде (или расплавлении) электролиты распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы (подвергаются электролитической диссоциации).

2.      Под действием электрического тока катионы (+) двигаются к катоду (-), а анионы (-) – к аноду (+).

3.      Электролитическая диссоциация - процесс обратимый (обратная реакция называется моляризацией).

4.      Степень электролитической диссоциации (a) зависит от природы электролита и растворителя, температуры и концентрации. Она показывает отношение числа молекул, распавшихся на ионы (n) к общему числу молекул, введенных в раствор (N).

a = n / N                     0

6.Электролиты и неэлектролиты:

Электролитическая диссоциация веществ, идущая с образованием свободных ионов, объясняет электрическую проводимость растворов.

Процесс электролитической диссоциации принято записывать в виде схемы, не раскрывая его механизма и опуская растворитель (H2O), хотя он является основным участником.

CaCl2  = Ca2+ + 2Cl-

KAl(SO4)2 = K+ + Al3+ + 2SO42-

HNO3 = H+ + NO3-

Ba(OH)2  = Ba2+ + 2OH-

Из электронейтральности молекул вытекает, что суммарный заряд катионов и анионов должен быть равен нулю.

Электролиты- это вещества, растворы которых проводят электрический ток.

Электролиты при растворении в воде распадаются на ионы. (положительные- катионы, отрицательные- анионы), которые могут взаимодействовать друг с другом, но вновь образовывать молекулы, поэтому этот процесс обратимый.

  Сильные электролиты: Это вещества, которые при растворении в воде практически полностью распадаются на ионы. Как правило, к сильным электролитам относятся вещества с ионными или сильно полярными связями: все хорошо растворимые соли, сильные кислоты (HCl, HBr, HI, HClO4, H2SO4,HNO3) и сильные основания (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH,Ba(OH)2,Sr(OH)2,Ca(OH)2).

В растворе сильного электролита растворённое вещество находится в основном в виде ионов (катионов и анионов); недиссоциированные молекулы практически отсутствуют.

Слабые электролиты: Вещества, частично диссоциирующие на ионы. Растворы слабых электролитов наряду с ионами содержат недиссоциированные молекулы. Слабые электролиты не могут дать большой концентрации ионов в растворе.

  К слабым электролитам относятся:

1)     почти все органические кислоты (CH3COOH, C2H5COOH и др.);

2)     некоторые неорганические кислоты (H2CO3, H2S и др.);

3)     почти все малорастворимые в воде соли, основания и гидроксид аммония (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH);

4)     вода.

Неэлектролиты: Вещества, водные растворы и расплавы которых не проводят электрический ток. Они содержат ковалентные неполярные или малополярные связи, которые не распадаются на ионы. Электрический ток не проводят газы, твердые вещества (неметаллы), органические соединения (сахароза, бензин, спирт).

Степень диссоциации.

Степень диссоциации (a) - отношение числа распавшихся на ионы молекул (n) к общему числу растворенных молекул (N): a = n / N и выражается в долях единицы или в % (a = 0,3 – условная граница деления на сильные и слабые электролиты).

7.Химические свойства воды:

Вода — весьма реакционноспособное вещество. При обычных условиях она взаимодействует со многими основными и кислотными оксидами, а также со щелочными и щелочно-земельными металлами. Вода образует многочисленные соединения - кристаллогидраты.

Под действием электрического тока вода разлагается на водород и кислород:

2H2O электрический ток= 2H2↑+ O2

Вода реагирует с щелочными металлами с выделением водорода:

2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH (бурно)

2K + 2H2O = H2 + 2KOH (бурно)
Реакция гидратации:

В органической химии реакция гидратации - химическая реакция, в которой вода добавлена к ненасыщенному основанию. Обычно, основание - алкен или alkyne. Этот тип реакции используется промышленно, чтобы произвести этанол, изопропиловый спирт, и с 2 бутанолами. Несколько миллиардов килограммов этиленового гликоля ежегодно производятся гидратацией этиленовой окиси.

Контроль знаний:

1. Виды растворов. Истинные растворы. Классификация веществ по их растворимости в воде.

3.Факторы, от которых зависит растворимость веществ в воде.

4.Значение водных растворов для организма человека.

5.Дать характеристику механизма электролитической диссоциации.

6.Дать определение: электролиты и неэлектролиты. Степень электролитической диссоциации.



Литература:


1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010,

2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

3.  http://ru.wikipedia.org- энциклопедия

4. .Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.






hello_html_8989278.pngСамостоятельная работа № 4.


Тема: Гидролиз органических и неорганических соединений. Необратимый гидролиз. Обратимый гидролиз солей. Практическое значение гидролиза для получения гидролизного спирта и мыла. Биологическая роль гидролиза в пластическом и энергетическом обмене веществ и энергии в клетке.

Окислительно-восстановительные реакции. Степень окисления. Понятие об окислительно-восстановительных реакциях. Окисление и восстановление, окислитель и восстановитель.

Электролиз. Электролиз как окислительно-восстановительный процесс. Электролиз расплавов и растворов на примере хлорида натрия. Практическое применение электролиза. Электролитическое получение алюминия.

Основные понятия и термины по теме: гидролиз и его виды, электролиз, окислительно-восстановительные реакции, степень окисления, окислитель, восстановитель.

План изучения темы:

(перечень вопросов, обязательных к изучению):

1.Понятие гидролиза и его виды.

2.Практического значение гидролиза.

3. Окислительно-восстановительные реакции. Степень окисления.

4.Электролиз как окислительно-восстановительный процесс. Практическое применение электролиза.


Содержание:


Гидролизом называют разложение вещества с водой, что приводит к образованию слабого электролита. Эта реакция является обратной к реакции нейтрализации.

Гидролизу подвергаются как неорганические, так и органические вещества в результате обменной реакции между молекулами воды и вещества. Реакции гидролиза могут протекать как обратимо, так и необратимо. Гидролиз имеет большое практическое значение и основан на теории, а именно теории протекания химических явлений, теории растворов.

Причиной гидролиза является электролитическая диссоциация соответствующих солей и воды. Вода незначительно диссоциирует на ионы Н+ и ОН, но в процессе гидролиза один или оба из этих ионов могут связываться ионами, образующимися при диссоциации соли, в малодиссоциированные, летучие или труднорастворимые соединения (молекулы или сложные ионы).  Происходит изменение реакции среды.

Электролиты – вещества, проводящие электрический ток в растворенном или расплавленном состоянии. К электролитам относятся вещества, имеющие ионную связь: соли, основания, полярные молекулы кислот.

Гидролиз соли - взаимодействие ионов соли с водой, когда образуется слабый электролит [H+] = [OH-] - среда нейтральная, [H+] > [OH-] - среда кислая, [OH-] > [H+] - среда щелочная.

Процесс гидролиза протекает до тех пор, пока не установится равновесие между ионами соли, водой и продуктами гидролиза.

Чтобы точно определить продукты гидролиза, мы должны знать силу кислот и оснований.

В зависимости от своего состава соли по-разному реагируют с водой, поэтому можно выделить 4 типа гидролиза солей.

1. Соль образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты.

(CuCl2, NH4Cl, Fe2(S04)3 — гидролиз по катиону)

CuCl2 Cu2+ + 2Сl-

Н2О Н+ + ОН-

Cu2+ + 2Сl- + Н+ + ОН- CuОН+ + Н++ 2Сl-

Выводы: [ Н+] > [ОН-] pH < 7  среда раствора кислая  окраска индикаторов изменяется

2. Соль образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты.

2С03, Na2S — гидролиз по аниону)

К2С03+ + С032-

Н2О Н+ + ОН-

+ + С032-+ Н+ + ОН - НСО3- + 2К+ + ОН-

Выводы: [ Н+] < [ОН-] pH > 7  среда раствора щелочная  окраска индикаторов изменяется

3. Соль образована катионом слабого основания и анионом слабой кислоты. ((NH4)2CO3, CH3COONH4, Na2CO3 — гидролиз по катиону и по аниону)

Fe2 (C03)3 2Fe 3+ + 3C032-

Н2О Н+ + ОН-

2Fe 3+ + 3C032-+ Н+ + ОН- Fe (ОН)3+ C02 + Н2О идёт до конца
Выводы: Характер среды определяется относительной силой кислоты и основания.  

4. Соль образована катионом сильного основания и анионом сильной кислоты. (гидролизу не подвергаются (NaCl, К24, Ba(N03)2).

NaCl Na+ + Сl-

Н2О Н+ + ОН-

Na+ + Сl- + Н+ + ОН- Na+ + Сl- + Н+ + ОН

Выводы: [ Н+] = [ОН-] pH = 7  среда раствора нейтральная окраска индикаторов не изменяется

Процесс гидролиза количественно характеризуется степенью гидролиза (h) и константой гидролиза (Кг). Степенью гидролиза называется отношение числа молекул, подвергшихся гидролизу (Сгидр.), к общему числу растворенных молекул (Собщ.):

hello_html_474fa57c.gif Степень гидролиза зависит от следующих факторов:

1.     природы соли;

2.     ее концентрации;

3.     температуры раствора.                                        

Гидролизу подвергаются только те соли, которые образуют при диссоциации ион от слабого электролита. Соли, образованные сильными основаниями и сильными кислотами гидролизу, не подвергаются.

Разбавление раствора равноценно увеличению концентрации одного из реагирующих веществ (воды) и приводит к усилению гидролиза. Усилению гидролиза способствует: увеличение концентрации исходных веществ, продуктов, добавление спирта, кислоты.

Гидролиз концентрированных растворов происходит слабее. Процесс гидролиза эндотермичен, поэтому с повышением температуры протекает полнее. Следовательно, при гидролизе соблюдается принцип Ле-Шателье.

Роль гидролиза в природе и жизни человека:

в процессах формирования и преобразования земной коры; в создании среды для развития жизни в мировом океане; в народном хозяйстве для производства продуктов из непищевого сырья; в повседневной жизни человека, гидролиз спирта и мыла (стирка, борьба с жесткостью воды, процессы пищеварения), в организме человека: биологическая роль гидролиза в пластическом и энергетическом обмене веществ и энергии в клетке.

Уравнения окислительно-восстановительных реакций.

Многие химические реакции уравниваются простым подбором коэффициентов. Но иногда возникают сложности: количество атомов какого-нибудь элемента в левой и правой частях уравнения никак не удается сделать одинаковым без того, чтобы не нарушить "равновесия" между атомами других элементов. Чаще всего такие сложности возникают в уравнениях окислительно-восстановительных реакций. Для их уравнивания используют несколько способов, из которых мы пока рассмотрим один – метод электронного баланса. Напишем уравнение реакции между алюминием и кислородом: Al + O= Al2O3

Итак, в чем заключается метод электронного баланса? Баланс – это равенство. Поэтому следует сделать одинаковым количество электронов, которые отдает один элемент и принимает другой элемент в данной реакции. Первоначально это количество выглядит разным, что видно из разных степеней окисления алюминия и кислорода:

Алюминий отдает электроны (приобретает положительную степень окисления), а кислород – принимает электроны (приобретает отрицательную степень окисления). Чтобы получить степень окисления +3, атом алюминия должен отдать 3 электрона. Молекула кислорода, чтобы превратиться в кислородные атомы со степенью окисления -2, должна принять 4 электрона:

hello_html_m34df8e5c.gif

Чтобы количество отданных и принятых электронов выровнялось, первое уравнение надо умножить на 4, а второе – на 3. Для этого достаточно переместить числа отданных и принятых электронов против верхней и нижней строчки так, как показано на схеме вверху. Если теперь в уравнении перед восстановителем (Al) мы поставим найденный нами коэффициент 4, а перед окислителем (O2) – найденный нами коэффициент 3, то количество отданных и принятых электронов выравнивается и становится равным 12. Электронный баланс достигнут. Видно, что перед продуктом реакции Al2O3 необходим коэффициент 2. Теперь уравнение окислительно-восстановительной реакции уравнено:hello_html_m6492f3b6.jpg

4Al + 3O= 2Al2O3

Все преимущества метода электронного баланса проявляются в более сложных случаях, чем окисление алюминия кислородом. Например, известная всем "марганцовка" – марганцевокислый калий KMnO4 – является сильным окислителем за счет атома Mn в степени окисления +7. Даже анион хлора Cl отдает ему электрон, превращаясь в атом хлора. Это иногда используют для получения газообразного хлора в лаборатории:

Составим схему электронного баланса: hello_html_9cd5c3c.gif

Двойка и пятерка – главные коэффициенты уравнения, благодаря которым удается легко подобрать все другие коэффициенты. Перед Cl2следует поставить коэффициент 5 (или 2·5 = 10 перед KСl), а перед KMnO4 – коэффициент 2. Все остальные коэффициенты привязывают к этим двум коэффициентам. Это гораздо легче, чем действовать простым перебором чисел.

2KMnO4 + 10KCl + 8H2SO4 = 5Cl2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 + 8H2O

Чтобы уравнять количество атомов К (12 атомов слева), надо перед K2SO4 в правой части уравнения поставить коэффициент 6. Наконец, чтобы уравнять кислород и водород, достаточно перед H2SO4 и H2O поставить коэффициент 8. Мы получили уравнение в окончательном виде.

Метод электронного баланса, как мы видим, не исключает и обыкновенного подбора коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций, но может заметно облегчить такой подбор.

Окислительно-восстановительные реакции играют огромную роль в природе и технике. Без этих реакций невозможна жизнь, потому что дыхание, обмен веществ, синтез растениями клетчатки из углекислого газа и воды – все это окислительно-восстановительные процессы.

В технике с помощью реакций этого типа получают такие важные вещества как аммиак (NH3), серную (H2SO4) и соляную (HCl) кислоты и многие другие продукты. Вся металлургия основана на восстановлении металлов из их соединений – руд. Большинство химических реакций– окислительно-восстановительные. Приведем важнейшие определения, связанные с окислительно-восстановительными реакциями.

Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными.

Окислителями называются вещества, присоединяющие электроны. Во время реакции они восстанавливаются.

Восстановителями называются вещества, отдающие электроны. Во время реакции они окисляются.

Поскольку окислитель присоединяет электроны, степень окисления его атомов может только уменьшаться. Наоборот, восстановитель теряет электроны и степень окисления его атомов должна повышаться.

Окисление всегда сопровождается восстановлением и, наоборот, восстановление всегда связано с окислением.

Число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, присоединяемых окислителем

Если каждый атом окислителя может принять иное количество электронов, чем отдает атом восстановителя, то необходимо так подобрать количество атомов того и другого реагента, чтобы количество отдаваемых и принимаемых электронов стало одинаковым. Это требование положено в основу метода электронного баланса, с помощью которого уравнивают уравнения окислительно-восстановительных реакций.

Металлы, водород, уголь

Оксид углерода(II) CO

Сероводород H2S, оксид серы(IV) SO2, сернистая кислота H2SOи ее соли

Иодоводородная кислота HI, бромоводородная кислота HBr, соляная кислота HCl

Хлорид олова(II) SnCl2, сульфат железа(II) FeSO4, сульфат марганца(II) MnSO4, сульфат хрома(III) Cr2(SO4)3

Азотистая кислота HNO2, аммиак NH3, гидразин N2H4, оксид азота(II) NO

Фосфористая кислота H3PO3

Альдегиды, спирты, муравьиная и щавелевая кислоты, глюкоза

Катод при электролизе

Галогены

Перманганат калия KMnO, манганат калия K2MnO, оксид марганца(IV) MnO2

Дихромат калия K2Cr2O, хромат калия K2CrO4

Азотная кислота HNO3

Кислород O2, озон О3,

пероксид водорода Н2О2

Серная кислота H2SO4(конц.), селеновая кислота H2SeO4

Оксид меди(II) CuO, оксид серебра(I) Ag2O, оксид свинца(IV) PbO2

Ионы благородных металлов (Ag+, Au 3+ и др.)

Хлорид железа(III) FeCl3

Гипохлориты, хлораты и перхлораты

Царская водка, смесь концентрированной азотной и плавиковой кислот

Анод при электролизе


Совокупность химических реакций, которые протекают на электродах в растворах или расплавах при пропускании через них электрического тока, называется электролизом.

В расплавах или растворах происходит диссоциация электролита. Катионы смещаются к катоду, анионы к аноду.

Электролиз расплавов. 

На катоде происходит восстановление катионов, на аноде окисление анионов.

При электролизе как на аноде, так и на катоде могут происходить конкурирующие процессы.

При проведении электролиза с использованием инертного (нерасходуемого) анода (например, графита), как правило, конкурирующими являются два окислительных и два восстановительных процесса:

на аноде — окисление анионов и гидроксид-ионов

на катоде — восстановление катионов и ионов водорода

При проведении электролиза с использованием активного (расходуемого) анода процесс усложняется и конкурирующими реакциями на электродах являются следующие:

на аноде — окисление анионов и гидроксид-ионов;

анодное растворение металла — материала анода

на катоде — восстановление катиона соли и ионов водорода;

восстановление катионов металла, полученных при растворении анода

При выборе наиболее вероятного процесса на аноде и катоде следует исходить из положения, что будет протекать та реакция, для которой требуется наименьшая затрата энергии. Кроме того, для выбора наиболее вероятного процесса на аноде и катоде при электролизе растворов солей с нерасходуемым электродом используют следующие правила.

1. На аноде могут образовываться следующие продукты:

а) при окислении анионов hello_html_m737715c1.jpg выделяется кислород;

б) при окислении анионов hello_html_e99ac3d.jpg выделяются соответственно хлор, бром, иод;

в) при окислении анконов органических кислот происходит процесс: hello_html_m254c4301.jpg

2. Если конкурирующими процессами на катоде является восстановление катионов (металл стоит в электрохимическом ряду напряжений металлов левее водорода) и ионов водорода, то при этом выделяется водород.

В тех случаях, когда в процессе электролиза используется активный (расходуемый) анод, то последний будет окисляться в ходе электролиза и переходить в раствор в виде катионов. Энергия электрического тока при этом расходуется ка перенос металла с анода на катод. Данный процесс широко используется при рафинировании (очистка) металлов. Так, на этом принципе основано, в частности, получение чистой меди из загрязненной. В раствор медного купороса погружают пластины из очищенной и неочищенной меди. Пластины соединяют с источником постоянного тока таким образом, чтобы первая из них (очищенная медь) была отрицательным электродом (катод), а вторая — положительным (анод). В результате пластина из неочищенной меди растворяется и ионы меди из раствора осаждаются на катоде. При этом примесь остается в растворе или оседает на дно ванны. Этот же принцип используется для защиты металлов от коррозии путем нанесения на защищаемое изделие тонких слоев хрома или никеля.

Электролиз расплава хлорида натрия.

Для получения высокоактивных металлов (натрия, алюминия, магния, кальция и др.), легко вступающих во взаимодействие с водой, применяют электролиз расплава солей.

На катоде восстанавливаются катионы Na+ и выделяется металлический натрий, на аноде окисляются хлорид-ионы и выделяется хлор:

hello_html_m24e9264a.jpg

hello_html_1ea679c1.jpg

Зависимость количества вещества, образовавшегося под действием электрического тока, от времени, силы тока и природы электролита может быть установлена на основании обобщенного закона Фа-радея:

hello_html_690453bd.jpg

где m — масса образовавшегося при электролизе i-вещества (г); Э — эквивалентная масса i-вещества (г/моль); М — молярная масса i-вещества (г/моль); n — заряд i-иона; I — сила тока (A); t — продолжительность процесса; F — константа Фарадея, характеризующая количество электричества, необходимое для выделения 1 эквивалентной массы вещества (F = 96 500 К = 26,8 А•ч).

Электролиз водных растворов.

В процессах на катоде и аноде могут участвовать не только ионы электролита, но и молекулы воды.

Будут ли на катоде восстанавливаться катионы металла или молекулы воды, зависит от положения металла в ряду напряжений металлов.

Если металл находится в ряду напряжений правее водорода, на катоде восстанавливаются катионы металла; если металл находится в ряду напряжений левее водорода, на катоде восстанавливаются молекулы воды и выделяется водород. Наконец, в случае катионов металлов от цинка до свинца может происходить либо выделение металла, либо выделение водорода, в зависимости от концентрации раствора и других условий.

На аноде также может происходить либо окисление анионов электролита, либо окисление молекул воды. При электролизе солей бескислородных кислот или самих кислот на аноде окисляются анионы (кроме F.) В случае кислородсодержащих кислот на аноде окисляются молекулы воды и выделяется кислород.

Электролиз раствора хлорида натрия:

На катоде восстанавливаются молекулы воды и выделяется водород, а на аноде окисляются хлорид-ионы и выделяется хлор


NaCl hello_html_m5c7982c9.gif Na+ + Cl,

H2hello_html_m5c7982c9.gif Н+ + ОН;

катод (–) (Na+; Н+): Hе = H0, 2H0 = H2

(2H2O + 2е = H2 + 2OH),

анод (+) (Cl; OН): Cl– – е = Cl0, 2Cl0 = Cl2;

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2hello_html_221a4211.gif + H2hello_html_221a4211.gif.

Электролиз раствора нитрата меди(II):

Cu(NO3)2 hello_html_m5c7982c9.gif Cu2+ +

Н2hello_html_m5c7982c9.gif H+ + OH;

катод (–) (Cu2+; Н+): Cu2+ + 2е = Cu0,

анод (+) ( OН): OH– – е = OH0,

4H0 = O+ 2H2O;

2Cu(NO3)2 + 2H2O = 2Cuhello_html_m2feed5b0.gif + O2hello_html_221a4211.gif + 4HNO3.

Эти три примера показывают, почему электролиз проводить выгоднее, чем осуществлять другие способы получения металлов: получаются металлы, гидроксиды, кислоты, газы.

Мы писали схемы электролиза, а теперь попробуем написать сразу уравнения электролиза, не обращаясь к схемам, а только используя шкалу активности ионов:

hello_html_607c21b.jpg

Примеры уравнений электролиза:

2HgSO4 + 2H2O = 2Hghello_html_m2feed5b0.gif + O2hello_html_221a4211.gif + 2H2SO4;

Na2SO4 + 2H2O = Na2SO4 + 2H2hello_html_221a4211.gif + O2hello_html_221a4211.gif;

2LiCl + 2H2O = 2LiOH + H2hello_html_221a4211.gif + Cl2hello_html_221a4211.gif.

Применение электролиза в народном хозяйстве

1. Для защиты металлических изделий от коррозии на их поверхность наносят тончайший слой другого металла: хрома, серебра, золота, никеля и т.д. Иногда, чтобы не расходовать дорогие металлы, производят многослойное покрытие. Например, внешние детали автомобиля сначала покрывают тонким слоем меди, на медь наносят тонкий слой никеля, а на него – слой хрома.

При нанесении покрытий на металл электролизом они получаются ровными по толщине, прочными. Таким способом можно покрывать изделия любой формы. Эту отрасль прикладной электрохимии называют гальваностегией.

2. Кроме защиты от коррозии гальванические покрытия придают красивый декоративный вид изделиям.

3.Другая отрасль электрохимии, близкая по принципу к гальваностегии, названа гальванопластикой. Это процесс получения точных копий различных предметов. Для этого предмет покрывают воском и получают матрицу. Все углубления копируемого предмета на матрице будут выпуклостями. Поверхность восковой матрицы покрывают тонким слоем графита, делая ее проводящей электрический ток.

Полученный графитовый электрод опускают в ванну с раствором сульфата меди. Анодом служит медь. При электролизе медный анод растворяется, а на графитовом катоде осаждается медь. Таким образом получается точная медная копия.

С помощью гальванопластики изготавливают клише для печати, грампластинки, металлизируют различные предметы. Гальванопластика открыта русским ученым Б.С.Якоби (1838).

Изготовление штампов для грампластинок включает нанесение тончайшего серебряного покрытия на пластмассовую пластинку, чтобы она стала электропроводной. Затем на пластинку наносят электролитическое никелевое покрытие.

Чем следует сделать пластинку в электролитической ванне – анодом или катодом? (О т в е т. Катодом.)

4. Электролиз используют для получения многих металлов: щелочных, щелочноземельных, алюминия, лантаноидов и др.

5. Для очистки некоторых металлов от примесей металл с примесями подключают к аноду. Металл растворяется в процессе электролиза и выделяется на металлическом катоде, а примесь остается в растворе.

6. Электролиз находит широкое применение для получения сложных веществ (щелочей, кислородсодержащих кислот), галогенов.

Алюминотермия — способ получения металловнеметаллов (а также сплавов) восстановлением их оксидов металлическим алюминием:

2Al + Cr2О3 = Al2О3 + 2Cr

При этой реакции выделяется большое количество теплоты, смесь нагревается до 1900—2400 °C.



Контроль знаний:

  1. Что такое гидролиз солей? Дайте определение.

  2. Какие соли подвергаются гидролизу? Приведите примеры.

  3. Какие факторы влияют на гидролиз солей и почему?

  4. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза следующих солей NiCl2, NaNO2.

  5. Дайте определение электролиза, степени окисления.


Литература:


1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010,

2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

3.  http://ru.wikipedia.org- энциклопедия

4. .Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.




hello_html_8989278.pngСамостоятельная работа №5

Тема: Алкадиены и каучуки. Понятие об алкадиенах как углеводородах с двумя двойными связями. Химические свойства бутадиена-1,3 и изопрена: обесцвечивание бромной воды и полимеризация в каучуки. Резина.

Бензол. Получение бензола из гексана и ацетилена. Химические свойства бензола: горение, галогенирование, нитрование. Применение бензола на основе свойств.

Основные понятия и термины по теме: алкадиены и каучуки, полимеризация, каучуки, резина, бензол, галогенирование, нитрование.

План изучения темы

(перечень вопросов, обязательных к изучению):

1.Понятие про алкадиены и каучуки.

План:
1Ароматические углеводороды: состав, строение.

2.Номенклатура и изомерия.

3Физические свойства этилена и ацетилена.

4.Способы получения.

5.Химические свойства.

6Примение.

Содержание:

1Ароматические углеводороды: состав, строение, изомерия.

Ароматическими углеводородами (аренами) называются вещества, в молекулах которых содержится одно или несколько бензольных колец — циклических групп атомов углерода с особым характером связей. общая формула: С6Н2n-6.

Простейшие и наиболее важные представители Аренов — бензол (I) и его гомологи: метилбензол, или толуол (II), диметилбензол, или ксилол, и т. д Первая структура бензола была предложена в 1865г. немецким ученым А. Кекуле:

hello_html_m237724d8.gif

Электронное строение бензола Циклическое строение; Валентный угол 120° (плоская молекула); Длина связи 0,139нм; Наличие единого электронного облака, охватывающего 6 атомов углерода в цикле (сопряжённая система).

Эта формула правильно отражает равноценность шести атомов углерода, однако не объясняет ряд особых свойств бензола. Например, несмотря на ненасыщенность, бензол не проявляет склонности к реакциям присоединения: он не обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия, т. е. не дает типичных для непредельных соединений качественных реакций.

По современным представлениям все шесть атомов углерода в молекуле бензола находятся в sp2-гибридном состоянии. Каждый атом углерода образует -связи с двумя другими атомами углерода и одним атомом водорода, лежащие в одной плоскости. Валентные углы между тремя -связями равны 120°. Таким образом, все шесть атомов углерода лежат в одной плоскости, образуя правильный шестиугольник ( -скелет молекулы бензола).

Каждый атом углерода имеет одну негибридизованную р-орбиталь. Шесть таких орбиталей располагаются перпендикулярно плоскому скелету и параллельно друг другу. Все шесть электронов взаимодействуют между собой, образуя -связи, не локализованные в пары как при образовании двойных связей, а объединенные в единое -электронное облако. Таким образом, в молекуле бензола осуществляется круговое сопряжение. Наибольшая -электронная плотность в этой сопряженной системе располагается над и под плоскостью -скелета

2.Номенклатура и изомерия.

Условно арены можно разделить на два ряда. К первому относят производные бензола (например, толуол или дифенил), ко второму — конденсированные (полиядерные) арены (простейший из них — нафталин):

hello_html_m7e52a8da.gif

Гомологический ряд бензола отвечает общей формуле С6Н2n-6.

Структурная изомерия в гомологическом ряду бензола обусловлена взаимным расположением заместителей в ядре. Монозамещенные производные бензола не имеют изомеров положения, так как все атомы в бензольном ядре равноценны. Дизамещенные производные существуют в виде трех изомеров, различающихся взаимным расположением заместителей. Положение заместителей указывают цифрами или приставками: орто- (о-), мета- (м-), пара- (п-).

Радикал С6Н5 — называется фенил.

hello_html_m2051d999.gif

3.Физические свойства бензолов.

Первые члены гомологического ряда бензола (например, толуол, этилбензол и др.) — бесцветные жидкости со специфическим запахом, ядовиты (бензол) Они легче воды и нерастворимы в ней. Хорошо растворяются в органических растворителях. Бензол и его гомологи сами являются хорошими растворителями для многих органических веществ. Все арены горят коптящим пламенем ввиду высокого содержания углерода в их молекулах. температурой кипения +80ºС и температурой плавления + 5ºС.

4.Способы получения аренов.

Бензол получают из каменноугольной смолы, образующейся при коксовании угля, из нефти, синтетическими методами. 1. Получение из алифатических углеводородов. При пропускании алканов с неразветвленной цепью, имеющих не менее шести атомов углерода в молекуле, над нагретой платиной или оксидом хрома происходит дегидроциклизация — образование арена с выделением водорода: способ Б.А.Казанского и А.Ф.Платэ

hello_html_4034d1c2.gif

2. Дегидрирование циклоалканов. (Н.Д.Зелинский )Реакция происходит при пропускании паров циклогексана и его гомологов над нагретой платиной при 30000 .

hello_html_m4966a7d3.gif

3. Получение бензола тримеризацией ацетилена над активированным углём при 6000 (Н.Д.Зелинский)

4.. Сплавление солей ароматических кислот со щелочью или натронной известью:

hello_html_22e30092.gif

5.Химические свойства аренов.

Бензольное ядро обладает высокой прочностью. Для аренов наиболее характерны реакции, протекающие по механизму электрофильного замещения, обозначаемого символом SE (от англ. substitution electrophilic).

По химическим свойствам, бензол занимает промежуточное положение между алканами и алкенами, т.е. как в реакции присоединения, так и в реакции замещения.

Химические свойства бензола.

1.Реакции замещения:

Галогенирование. Бензол не взаимодействует с хлором или бромом в обычных условиях. Реакция может протекать только в присутствии катализаторов — безводных АlСl3, FeСl3, АlВr3. В результате реакции образуются галогенозамещенные арены:

hello_html_4526b99d.gif

Роль катализатора заключается в поляризации нейтральной молекулы галогена с образованием из нее электрофильной частицы:

hello_html_44eba821.gif

Нитрование. Бензол очень медленно реагирует с концентрированной азотной кислотой даже при сильном нагревании. Однако при действии так называемой нитрующей смеси (смесь концентрированных азотной и серной кислот) реакция нитрования проходит достаточно легко:

hello_html_m6087e589.gif

Сулъфирование. Реакция легко проходит под действием “дымящей” серной кислоты (олеума):

hello_html_m24e91d5c.gif

2. Алкилирование по Фриделю—Крафтсу. В результате реакции происходит введение в бензольное ядро алкильной группы с получением гомологов бензола. Реакция протекает при действии на бензол галогеналканов RСl в присутствии катализаторов — галогенидов алюминия. Роль катализатора сводится к поляризации молекулы RСl с образованием электрофильной частицы:

hello_html_m1b610a6b.gif

В зависимости от строения радикала в галогеналкане можно получить разные гомологи бензола:

hello_html_23a9de90.gif

Алкилирование алкенами. Эти реакции широко используются в промышленности для получения этилбензола и изопропилбензола (кумола). Алкилирование проводят в присутствии катализатора АlСl3. Механизм реакции сходен с механизмом предыдущей реакции:

hello_html_m3a127311.gif

Все рассмотренные выше реакции протекают по механизму электрофильного замещения SE.

Реакции присоединения к аренам приводят к разрушению ароматической системы и требуют больших затрат энергии, поэтому протекают только в жестких условиях.

3.Реакции присоединения, идущие с разрывом связей:

Гидрирование. Реакция присоединения водорода к аренам идет при нагревании и высоком давлении в присутствии металлических катализаторов (Ni, Pt, Pd). Бензол превращается в циклогексан, а гомологи бензола — в производные циклогексана:

hello_html_7b1f6537.gif

Радикальное галогенирование. Взаимодействие паров бензола с хлором протекает по радикальному механизму только под воздействием жесткого ультрафиолетового излучения. При этом бензол присоединяет три молекулы хлора и образует твердый продукт — гексахлорциклогексан (гексахлоран) С6Н6Сl6:

hello_html_m5d52b890.gif

4. Окисление кислородом воздуха. По устойчивости к действию окислителей бензол напоминает алканы. Только при сильном нагревании (400 °С) паров бензола с кислородом воздуха в присутствии катализатора V2О5 получается смесь малеиновой кислоты и ее ангидрида:

hello_html_2d40fe56.gif

5.Бензол горит. (Просмотр опыта) Пламя бензола коптящее из-за высокого содержания углерода в молекуле.

2 C6 H+ 15 O2 →  12CO2 + 6H2O

6.Применение аренов.

Бензол и его гомологи применяются как химическое сырье для производства лекарств, пластмасс, красителей, ацетона, фенола, формальдегидных пластмасс. ядохимикатов и многих других органических веществ. Широко используются как растворители. Бензол в качестве добавки улучшает качество моторного топлива. Этилен используют для получения этилового спирта, полиэтилена. Он ускоряет созревание плодов (помидоров, цитрусовых) при введении незначительных количеств его в воздух теплиц. Пропилен используется для синтеза глицерина, спирта, для добывания полипропилена, который идет на изготовление веревок, канатов, упаковочного материала. Исходя из 1-бутену, добывают синтетический каучук.
Ацетилен используют для автогенной сварки металлов. Полиэтилен используются как упаковочный материал, для изготовления сумок, игрушек, домашней посуды (бутылок, ведер, мисок и т.п.). Ароматические углеводороды широко применяют в производстве красителей, пластических масс, химико-фармацевтических препаратов, взрывчатых веществ, синтетических волокон, моторного топлива и др. Основным источником получения А. у. служат продукты коксования каменного угля. Из 1 т кам.-уг. смолы можно в среднем выделит: 3,5 кг бензола, 1,5 кг толуола, 2 кг нафталина. Большое значение имеет производство А. у. из нефтяных углеводородов жирного ряда. Для некоторых А. у. имеют практическое значение чисто синтетические методы. Так, из бензола и этилена производят этилбензол, дегидрирование которого приводит к стиролу.


Понятие об алкадиенах как углеводородах с двумя двойными связями.

Алкадиены- алифитические(ациклические), непредельные(ненасыщенные) углеводороды, с двумя дойными связями.

Общая формула: CnH2n-2. Представитель – пропадиен; Структурная формула: CH2= C =CH2

H H

Электронная формула: ::C::

Вид гибридизации - sp2

Форма молекулы - плоская. Угол связи -120ο

CH2=C=CH-CH3 Бутадиен - 1,2 CH2=CH-CH=CH2 Бутадиен 1,3

Бутадиен-1,3 – легко сжижающийся газ с неприятным запахом, tпл. = -108,90 С, растворяется в эфире, бензоле, не растворяется в воде.


Для алкадиенов характерны реакции горения, присоединения, обесцвечивания водного раствора перманганата калия и бромной воды.
1) CH2=CH-CH=CH2 + Br2 -- t=40 --> CH2Br-CHBr-CH=CH2  первая стадия
2) CH2Br-CHBr-CH=CH2 + Br2 ------->  CH2Br - CHBr - CHBr - CH2Br
вторая.
3) nCH2=CH-CH=CH2 ----t, Na -----> (-CH2-CH=CH-CH2-)n
полимеризация.


Важной особенностью алкадиенов является большая легкость их к полимеризации. Эта реакция лежит в основе получения синтетических каучуков.

n Н2С = СН – СН = СН→ (…– Н2С – СН = СН – СН2 –…) n

бутадиен-1,3 (дивинил)               

синтетический бутадиеновый каучук.

Резина — эластичный материал, получаемый вулканизацией каучука.


Контроль знаний:

  1. Какие соединения называются аренами?

  2. Какие характерные физические свойства?

  3. В какие химические реакции вступает бензол?

  4. Дайте характеристику алкадиенам.


Литература:

1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010,

2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

3.  http://ru.wikipedia.org- энциклопедия

4. .Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.










hello_html_8989278.png

Самостоятельная работа №6

Тема: Природный газ. Природный газ как топливо. Преимущества природного газа перед другими видами топлива. Состав природного газа. Каменный уголь. Коксохимическое производство и его продукция.

Нефть. Состав и переработка нефти. Нефтепродукты. Бензин и понятие об октановом числе.


Основные понятия и термины по теме: нефть, природный газ, продукты перегонки нефти, перегонка нефти, детонационная стойкость бензина, виды топлива, применение природных источников углеводородов.


План изучения темы

(перечень вопросов, обязательных к изучению):



1.Природный газ. Природный газ как топливо.

2. Нефть. Состав, свойства нефти. Продукты перегонки нефти, их применение. Детонационная стойкость бензина.

3. Каменный уголь, продукты его переработки.

4. Основные виды топлива и их значение в энергетике страны.


Содержание:


  1. Природный газ. Природный газ как топливо.


В природном газе содержатся углеводороды с низкой молекулярной массой. Он имеет примерно такой состав (по объему): 80-98 % метана, 2-3 % его ближайших гомологов - этана, пропана, бутана и небольшое количество примесей - сероводорода, азота, благородных газов, оксида углерода (IV) и водяного пара. Так, например, газ Ставропольского месторождения содержит 97,7 % метана и 2,3 % других газов, газ Саратовского месторождения - 93,4 % метана, 3,6 % этана, пропана, бутана и 3,0 % негорючих газов. До природного газа относятся и сопутствующие газы, растворенные в нефти, содержащихся над ней и выделяются при ее добыче. На поверхность нефть поступает под давлением этих газов и фонтанирует.

Сопутствующий нефтяной газ отличается по составу от природного: в нем содержится меньше метана (30-59% по объему), но больше этана, пропана, бутана, пентана (7-20% по объему) и высших углеводородов, чем в природном газе. Ранее сопутствующий газ не находил применения и во время добычи нефти сжигали факельным способом. При переработке попутного нефтяного газа сначала отделяют жидкие легко кипящие углеводороды - пентан, гексан и др. Они вместе образуют так называемый газовый бензин (газолин), который используется как добавка к обычным бензинам для лучшего их воспламенения при запуске двигателей.

Затем отделяется пропан-бутановая смесь, которой заполняют баллоны под давлением. Сжиженный газ используется как газообразное топливо, что остается после отделения газового бензина и бутан-пропановой смеси, состоящий преимущественно из метана и используется как топливо.
Для химической переработки попутного газа отделяют индивидуальные углеводороды: этап, пропан, н - бутан и т.д. Поскольку насыщенные углеводороды относительно химически инертны и малопригодны как сырье для химического синтеза, их превращают с помощью реакций.
Природный газ широко используют как дешевое топливо с высокой теплотворной способностью (при сжигании 1 м3 газа выделяется до 54 400 кДж). Это один из лучших видов топлива для бытовых и промышленных нужд. Кроме того, природный газ является ценным сырьем для химической промышленности.
Разработано много способов переработки природных газов. Главная задача этой переработки - превращение насыщенных углеводородов в более активные - ненасыщенные, которые далее превращают в синтетические полимеры (каучук, пластмассы). Кроме того, окислением углеводородов добывают органические кислоты, спирты и другие продукты. В последнее время значительно выросло производство газов переработкой каменного угля, торфа и сланцев.

2.Нефть. Состав, свойства нефти. Продукты перегонки нефти, их применение. Детонационная стойкость бензина.

hello_html_7f79e1f9.jpg

Нефть - маслянистая жидкость темно-бурого или почти черного цвета с характерным запахом. Она легче воды (густ. 0,73-0,97 г/см3), в воде практически не растворима. По составу нефть - сложная смесь углеводородов различной молекулярной массы. Главным образом жидких (в них растворены твердые и газообразные углеводороды). Обычно это углеводороды парафиновые, циклоалканы, ароматические, соотношение которых в нефти разных месторождений колеблется в широких пределах. Бакинская и эмбинская нефти содержат больше циклоалканов (с пяти - и шестичленными кольцами), грозненская и западно-украинская - парафиновых, уральская-ароматических. Кроме углеводородов нефть содержит кислородные, сернистые и азотистые органические соединения. Сырую нефть обычно не используют. Чтобы добыть технически ценные продукты нефти, ее подвергают переработке. Первичная переработка нефти заключается в ее перегонке. Перегонку проводят на нефтеперерабатывающих заводах после отделения газов. При перегонке нефти получают светлые нефтепродукты: бензин (т. кип. от' 40 до 150-200 °С), лигроин (т. кип. 120-240 °С), керосин (т. кип. 150-300 °С), газойль - солярное масло (т. кип. выше 300 °С), а в остатке - вязкую черную жидкость - мазут. Мазут подвергают дальнейшей переработке. Его перегоняют под пониженным давлением (чтобы предотвратить разложение) и выделяют масла: веретенное, машинное, цилиндрический и т.д. С мазута некоторых сортов нефти добывают вазелин и парафин. Остаток мазута после отгонки называется нефтяным пеком, или гудроном.


Фракция

Размеры молекул

Температура кипения, °С

Применение

Бензин

С5 – С11

от 40 до 200

Моторное, авиационное и автомобильное топливо; растворитель масел

Лигроин

С8 – С14

от 120 до 240

топливо для тракторов, растворитель в лакокрасочной промышленности

Газ

С12 – С18

от 180 до 300

Топливо для реактивных и тракторных двигателей

Газойль

С18 – С25

от 270 до 350

Топливо для дизелей

Мазут

от С20 и выше

От 300 и выше

Мастика, парафин, вазелин


Солярное масло используется как моторное топливо, а масла - для смазывания механизмов.

Вазелин используют в медицине. Он состоит из смеси жидких и твердых углеводородов.
Парафин применяется для получения высших карбоновых кислот, пропитки древесины в производстве спичек и карандашей, для изготовления свечей, гуталина и т.д. Он состоит из смеси твердых углеводородов.
Гудрон – нелетучая темная масса; после частичного окисления применяется для изготовления асфальта.

Мазут кроме переработки на смазочные масла и бензин используют как жидкое котельное топливо.

При вторичных методах переработки нефти происходят изменения в структуре углеводородов, входящих в ее состав. Среди этих методов большое значение имеет крекинг (расщепление) углеводородов нефти, который осуществляют для повышения выхода бензина.

Термический крекинг проводят при нагревании исходного сырья (мазута и др.) до температуры 450 - 550°С при давлении 2-7МПа. При этом молекулы углеводородов с большим числом атомов углерода расщепляются на

hello_html_12cfc82e.jpg

более мелкие молекулы насыщенных и ненасыщенных углеводородов.
Каталитический крекинг проводят при наличии катализаторов (преимущественно алюмосиликатов) при 450 °С га атмосферном давлении. Этим способом добывают авиационный бензин с выходом до 80 %. Такому виду крекинга подвергаются преимущественно керосиновая и газойлевая фракции нефти. Пол время каталитического крекинга вместе с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации. В результате последних образуются насыщенные углеводороды с разветвленным углеродным скелетом молекул, что улучшает качество бензина.
Важным каталитическим процессом есть
ароматизация углеводородов, то есть превращение парафинов и циклопарафинов на ароматические углеводороды. В результате нагрев тяжелых фракций нефтепродуктов при наличии катализатора (платины или молибдена) углеводороды, содержащие 6-8 атомов углерода в молекуле, превращаются в ароматические углеводороды. Эти процессы происходят вовремя риформинга (облагородь жевания бензинов).

При крекинг-процессах образуется большое количество газов (газы крекинга), которые содержат в основном насыщенные и ненасыщенные углеводороды. Эти газы используют как сырье для химической промышленности.
В последнее время (наряду с увеличением выработки топлива и масел) углеводороды нефти широко используются как источник химического сырья. Различными способами из них получают вещества, необходимые для производства пластмасс, синтетического текстильного волокна, синтетического каучука, спиртов, кислот, синтетических моющих средств, взрывчатых веществ, ядохимикатов, синтетических жиров и т.д.. Основную часть бензина получают прямой перегонкой и каталитическим крекингом. Свойства автомобильных бензинов характеризуются теплотой сгорания, детонационной стойкостью, фракционным составом, химической стабильностью, содержанием серы и других вредных примесей. Способность топлива противостоять детонационному сгоранию называется детонационной устойчивостью и характеризуется октановым числом. Чем выше октановое число, тем больше может быть сжатая в цилиндре горючая смесь. Как эталонное топливо принята смесь двух углеводородов: изооктана (С8Н12), обладает высокими антидетонационными свойствами, и нормального гептана (С7НІ6), что легко детонирует. Октановым числом называется условная единица, численно равная проценту (по объему) озооктана в смеси, состоящей из изооктана и нормального гептана и равноценна по своим антидетонационными свойствами данном топливу. Октановое число изооктана принимается за 100, а нормального гептана-за 0. Так, если бензин детонирует при работе смеси, состоящей из 76% изооктана и 24 % нормального гептана, то октановое число такого бензина равно 76.

Бензин - (рус. бензин; англ. petrol;) - естественная или искусственно полученная смесь

углеводородов различного строения, температура кипения которых от 40 °C до 205 °C. Бензин - горючая, подвижная, в основном бесцветная жидкость с характерным запахом; удельный вес 0,700-0,780; легко испаряется, образует с воздухом в определенных концентрациях взрывоопасные смеси, температура вспышки преимущественно ниже 0°. Большинство бензинов замерзает ниже -60 °C. Около 90 % добывают из нефти.hello_html_4438de28.png

3. Каменный уголь, продукты его переработки.
Уголь - это соединение от бурого до черного цвета, плотность 0,92-1,7 г/см3, тускло-блестящая, матовая вещество, характеризуется различными оттенками цвета и блеска, разной структурой.
В состав угля входят органические вещества, минеральные примеси и влага. Содержание органических веществ составляет 50-97 % от общей массы сухого угля. Химический состав органической части угля включает C, H, O, S, N и др. химические элементы периодической системы Д.И. Менделеева. Массовая доля углерода составляет 60-98 % всей массы угольной веществ. В незначительных количествах содержатся сульфиды цветных металлов, фосфаты, сульфаты, соли щелочных металлов. Относительное содержание минеральных примесей в сухом веществе угля колеблется в широких пределах (зольность 50-60 %). Влажность - один из основных параметров классификации бурого угля.
Уголь образуется в условиях, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его бактериальное разложение. Идеальные условия для этого есть в болотах, где стоячая вода обеднена кислородом, препятствует жизнедеятельности бактерий и тем самым предохраняет растительную массу от полного разрушения. На определенной стадии процесса, кислоты, которые выделяются в его ходе, предотвращают дальнейшей деятельности бактерий. Так возникает торф - исходный продукт для образования угля. Если затем происходит его захоронение под другими наносами, то торф под действием сжатия теряя воду и газы, преобразуется в уголь.
Торф → бурый уголь → каменный уголь → антрацит

Различают следующие виды угля:
- уголь каменный;
- уголь бурый;
- антрациты.


Антрацит - это ископаемый уголь, характеризуется большой плотностью и блеском. Содержание углерода в антраците составляет примерно 95 %. Применяется как твердое высококалорийное топливо. Имеет наибольшую теплоту сгорания, но плохо загорается. Образуется из каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 километров.
Каменный уголь - осадочная порода, является продуктом глубокого разложения остатков растений (древесно-кустарниковых папоротников, хвощей). Большинство залежей каменного угля было образовано в палеозое, главным образом в каменноугольный период, примерно 300-350 миллионов лет назад. Каменный уголь - смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода (75 % до 95 %), влаги (12 %) и летучих веществ с небольшим количеством минеральных примесей (32 %). Образуется из бурого угля на глубинах порядка 3 километров.
Бурый уголь - твердое ископаемое уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65-70 % углерода бурого цвета, низкую теплоту сгорания (т.е. много воды 43 %), количество летучих веществ (до 50 %).
Используется как местное топливо, а также как химическое сырье. Образуется из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и действием повышенной температуры на глубинах порядка 1 км.


Название угля

Обозна

чение
марки

Классификационные показатели

Содержание С, %

Теплотворная способность, кДж/кг

Бурый

Б

65-80

8500 - 30000

Каменный

К

80-93

30000-35000

Антрацит

А

93-98

35000-38000




Уголь широко используют как твердое высококалорийное топливо, оно служит также исходным сырьем для получения различных химических продуктов.
Основной метод переработки каменного угля - коксование (сухая перегонка). При коксовании (нагревании до 1000-1200 °С без доступа воздуха) получают различные продукты: кокс, каменноугольную смолу, аммиака воду и коксовый газ. Примерный состав коксового газа, %: водорода - 60, метана - 25, оксида углерода (II) - 5, азота - 4, оксида азота (IV) - 2, этилена - 2 и других газов - 2.

Сухая перегонка угля заключается в его химическом раскладе при нагревании без доступа воздуха. Различают два варианта сухой перегонки угля – полукоксования и коксования, первый процесс осуществляется при 500-550 0С, второй – при 900-1050 0С.

Главная задача полукоксования каменного угля - получение жидких углеводородов (бензина); попутно образуются полукокс и смесь газов (СО, СО2, Н2, СН4, N2 и др.). Полукокс нельзя применять в металлургии, его применяют в производстве кальций карбида и для газификации угля. Температура, при которой проводится полукоксование, не должна превышать 550 0С, так как при более высокой температуре выход жидких углеводородов уменьшается. Из 1 т каменного угля получают 110 м3 газа, 750-800 кг полукокс, 8 кг смолы и дегтя. Процесс коксования осуществляется на коксохимических заводах. Основные продукты коксования каменного угля:
- коксовый газ, из которого путем контакта с каменноугольной смолой получают технический бензол - жидкую смесь легко кипящих аренов;
- каменноугольная смола, ее разделяют перегонкой на арены, фенолы, которые являются ценным сырьем для производства красителей, растворителей, взрывчатых веществ, лекарственных препаратов, пестицидов;
- надсмольная вода, из нее путем обработки известковым молоком (кальций гидроксид) изымают аммиак;
hello_html_m483a9793.jpg

- кокс, используют в металлургии.

Полукоксование бурого угля проводят с целью получения дегтя.

Основные продукты полукоксование бурого угля:


полукоксовый газ используется для нагрева печей в процессе полу коксования;

буроугольный деготь используется в производстве алканов;
легкое масло, которое содержит бензин низкого качества, используется как

растворитель масел или как моторное масло;

среднее масло, которое содержит фенол, пригодное как дизельное топливо;

тяжелое масло - из него выделяют смесь высших гомологов ряда алканов;

подсмольная вода - из нее выделяют фенолы, кетоны и аммиак.
Газификация - это превращение органической части ископаемого угля в горючие газы при высокотемпературной (1000-2000 0С) взаимодействия его с окислителями (О2, воздух, водяной пар, СО2). Для газификации используют бурый уголь и продукт переработки каменного угля - кокс. Газификацию проводят в газогенераторах.

4.Основные виды топлива.

Проблема обеспечения украинской экономики энергоносителями - одна из самых болезненных. Газ, нефть, уголь и даже электроэнергию приходится импортировать. Ежегодно на это тратится около 8 млрд. долл. На что идет 2/3 всего товарного экспорта. Дефицит энергоносителей влечет за собой шлейф тяжких последствий: недобор урожая, систематическое отключение населенных пунктов от электроснабжения и т. д. Поэтому проблема требует кардинального решения.

На современном этапе экономического развития важнейшее - топливно - энергетическая проблема. Успешное ее решение определяет возможности, темпы и направление экономического и социального развития. Значение топлива для экономики любой страны большое: без него невозможен производственный процесс, работа промышленности, сельского хозяйства и транспорта. Основными первичными источниками энергии на современном этапе является нефть, уголь, природный газ, гидроэнергия, а также быстро растет значение атомной энергии. Доля остальных источников (дрова, торф, энергия солнца, ветра, геотермальная энергия) в общем энергопотреблении составляет лишь несколько процентов.

Среди добываемых органических топливных ресурсов на уголь приходится (в зависимости от оценки) 65-90%. Исторически оно сыграло большую роль в мировом промышленном развитии. Уголь обеспечил энергетическую основу первой промышленной революции.
Угольная промышленность по объему добычи топлива в натуральном выражении занимает первое место среди других отраслей. Здесь сосредоточено большинство работников и основных фондов топливной промышленности.
Уголь оценивают по нескольким параметрам:
1. По глубине залегания. Уголь добывают открытым или закрытым
(шахтного) способами, - от этого зависит его себестоимость.
2. По марочному составу и качеству.

Основным районом добычи каменного угля является Донецкий бассейн.
Здесь есть все марки угля: коксующийся (половина запасов), антрацит, газовый. Донецкий уголь имеет высокую теплотворную способность и незначительную зольность. Зато себестоимость его сравнительно большая из-за большой глубины залегания пластов. Это снижает его конкурентоспособность. Основными звеньями угледобычи шахтным способом являются: шахта с комплексом наземных и подземных сооружений и энергосиловых хозяйств, углеобогатительная фабрика, транспортные коммуникации и водохозяйственные сооружения, районные энергетические центры, складские хозяйства, предприятия и организации непроизводственной сферы. Из угольной промышленности прямо или непосредственно связана деятельность почти 40% городского населения Донецкой и Луганской областей. Угольные шахты сосредоточены преимущественно в центральной и северной частях Донецкой и южной части Луганской области.
Коксовый уголь добывают главным образом в центральной части Донецкой области в районе Енакиево, Макеевки, Горловки, Донецка, Красноармейска, Константиновки и других городов, а также в Краснодарском и Кудеевском районах Луганской области. В Антрацитовском, Лутугинском и Алчевском районах Луганской области добывают больше энергетического угля.
Использование газа в 2 раза дешевле по сравнению с нефтью. Кроме того, она обеспечивает производство азотных удобрений и синтетических материалов. Промышленность природного газа включает в себя разведку, добычу, транспортировку, хранение и переработку природного газа сопутствующего нефтяного газа, который добывается вместе с нефтью. Эта отрасль энергетики развивается быстрее всего, потому что ее роль в энергоснабжении постоянно растет. Природный газ применяется во многих отраслях, но большая его часть используется в энергетике, потому что это топливо меньше загрязняет атмосферу. Газовая промышленность как отрасль сформировалась в послевоенные годы на базе разведанных в стране месторождений природного газа. Очень интенсивное развитие газовая промышленность приобрела в первой половине 70-х годов.


Контроль знаний:

1. Напишите про перегонку нефти.
2. Перелечите соединения, которые можно получить из нефти.
3. Что такое крекинг? Какие виды крекинга вас известны?
4. Склад имеет нефть?
5. Перелечите основные природные источники уллеводородов.
6. Что означает детонационная стойкость бензина?
7. Какой состав имеет природный газ?

8. Оцените влияние продуктов переработки углеводородного сырья на окружающую среду.




Литература:

1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010,

2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

3.  http://ru.wikipedia.org- энциклопедия

4. .Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.












hello_html_8989278.png

Самостоятельная работа № 7

Тема: Фенолы, их свойства. Характерные реакции. Поликонденсация фенола с формальдегидом. Применение фенола на основе свойств.


Основные понятия и термины по теме: фенол, формальдегид, поликонденсация фенола.


План изучения темы

(перечень вопросов, обязательных к изучению):


Применение.


1.Фенолы, их свойства на примере фенола.

2.Характерные реакции. Химические свойства.

3. Поликонденсация фенола с формальдегидом.

4. Получение и применение фенола на основе их свойств.


Содержание:


1.Фенолы, их свойства на примере фенола.

Фенолы. R–OH или R(OH)n.

Фенолыорганические соединения ароматического ряда, в молекулах которых гидроксильные группы связаны с атомами углерода ароматического кольца. По числу ОН-групп различают:

Физические свойства фенола: твердое бесцветное вещество с резким запахом; ядовит; при комнатной температуре заметно растворим в воде, водный раствор фенола называют карболовой кислотой. 2.Характерные реакции. Химические свойства:

Химические свойства фенола обусловлены сочетанием двух фрагментов в составе его молекулы: ароматического углеводородного радикала фенила и гидроксильной группы. Свойства фенола являются яркой иллюстрацией положения теории строения органических соединений о взаимном влиянии атомов в молекулах.

Влияние фенила на гидроксил заключается в том, что он еще более поляризует ковалентную связь между атомами кислорода и водорода в гидроксиле. Атом водорода при этом становится более подвижным по сравнению со спиртами, что обусловливает кислотные свойства фенола (отсюда и название — карболовая кислота):

1.Кислотные свойства.

-взаимодействуют с щелочными металлами.

- в отличие от спиртов, фенол вступает в реакцию нейтрализации со щелочами:

C6H5OH + NaOH hello_html_36d859da.gif C6H5ONa + H2O

Однако кислотные свойства фенола выражены слабее, чем у карбоновых кислот и, тем более, у сильных неорганических.

2.Замещение в бензольном кольце. Наличие гидроксильной группы в качестве заместителя в молекуле бензола приводит к перераспределению электронной плотности в сопряженной hello_html_m5abc298d.gif-системе бензольного кольца, при этом увеличивается электронная плотность у 2-го, 4-го и 6-го атомов углерода (орто- и пара-положения) и уменьшается у 3-го и 5-го атомов углерода (мета-положение).
а) Реакция с бромной водой (
качественная реакция):

Образуется 2,4,6-трибромфенол - осадок белого цвета.
б) Нитрование (при комнатной температуре):
  1. C6H5—OH + HNO3(разб.) hello_html_36d859da.gifH2O + O2N—C6H4—OH (смесь орто- и пара-изомеров)

По второй реакции образуется 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота).

Поликонденсация фенола с формальдегидом (по этой реакции происходит образование фенолформальдегидной смолы:

hello_html_4316a87a.gifКачественная реакция с хлоридом железа(III). Образуется комплексное соединение фиолетового цвета.

Реакция поликонденсации – это процесс образования полимера, который сопровождается выделением побочного низкомолекулярного продукта (чаще всего воды).

Источником промышленного получения фенола является каменный уголь.

Применение фенола на основе его свойств.

Фенол применяется при производстве фенолформальдегидных смол, для получения синтетических волокон, линолеума, мебели, ДСП, клея, пестицидов, в фармацевтической промышленности и как антисептик (карболовая кислота). Гидрохинон (1,4-диоксибензол) – проявитель в фотографии.

Контроль знаний:

1.Какие вещества называют фенолами? Почему фенол также называют карболовой кислотой?

2.Какие свойства фенола лежат в основе его применения?


Литература:

1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010,

2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

3.  http://ru.wikipedia.org- энциклопедия

4. .Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.



hello_html_8989278.png

Самостоятельная работа №8

Тема: Сложные эфиры и жиры. Получение сложных эфиров реакцией этерификацией. Сложные эфиры в природе, их значение. Применение сложных эфиров на основе свойств. Жиры как сложные эфиры. Химические свойства жиров: гидролиз (омыление) жиров, гидрирование жидких жиров. Применение жиров на основе свойств.


Основные понятия и термины по теме: эфиры, жиры, гидролиз жиров.


План изучения темы:

(перечень вопросов, обязательных к изучению):


1.Понятие о сложных эфирах и жирах. Получение сложных эфиров реакцией этерификацией.

2.Химические и физические свойства эфиров и жиров.

3.Применение эфиров и жиров на основе свойств.

4.Химические свойства жиров: гидролиз (омыление) жиров, гидрирование жидких жиров.


Содержание:

1.Понятие о сложных эфирах. Получение сложных эфиров реакцией этерификацией.

Сложными эфирами называют продукты взаимодействия одноатомных и многоатомных спиртов с сильными минеральными кислотами.

Реакция образования эфира из спирта и кислоты является обратимой: прямая реакция называется этерификациею, а обратная - омылением эфира.

Сложные эфиры обычно рассматривают как продукт реакции кислоты со спиртом, например, этилацетат можно воспринимать как результат взаимодействия уксусной кислоты и этанола. Довольно часто употребляют тривиальное название сложных эфиров. Этилацетат по ней можно назвать этиловым эфиром уксусной кислоты.

СН3-CO-OH + СН3-СН2-ОН = СН3COOC2H5 + H2O

2.Химические и физические свойства эфиров.

Основным химическим свойством сложных эфиров является их гидролиз. Гидролиз может катализироваться кислотой или основанием.

Химические свойства сложных эфиров:

1) взаимодействие их с водой. Например, при нагревании этилового эфира уксусной кислоты с водой в присутствии неорганической кислоты образуются уксусная кислота и этиловый спирт;

2) такая реакция называется гидролизом.

Особенности реакции гидролиза:

а) эта реакция противоположна реакции образования сложного эфира; б) реакция гидролиза сложного эфира обратима, так же, как и реакция этерификации.

Физические свойства сложных эфиров:

Много сложных эфиров карбоновых кислот имеют характерные фруктовые или цветочные запахи, за что их используют как искусственные ароматизаторы.

Например:
Бутилацетат имеет
грушевый аромат
Метиловый эфир масляной кислоты -
яблоневый
Этиловый эфир масляной кислоты -
ананасовый или «абрикосовый».
Этиловый эфир изовалериановой кислоты -
малиновый.
Этиловый эфир валериановой кислоты -
виноградный.
Изоамиловый эфир изовалериановой кислоты -
банановый.
Октиловый эфир уксусной кислоты -
апельсиновый.
Етилсалицилат –
мятный.
Бензилацетат –
жасминовый.
Бензилбензоат –
цветочный.

3.Применение эфиров на основе свойств.

Етилформиат и этилацетат используются как растворители целлюлозных лаков. Сложные эфиры на основе низших спиртов и кислот используют в пищевой промышленности при создании фруктовых эссенций, а на основе ароматических спиртов - в парфюмерной промышленности. Воски входят в состав косметических кремов и лекарственных мазей. Животные жиры и масла представляют собой сырье для получения высших карбоновых кислот, моющих средств и глицерина. На основе растительных масел изготавливают олифы, составляющих основу масляных красок. Нитроглицерин - известный лекарственный препарат и взрывчатое вещество, основа динамита. Сложные эфиры серной кислоты используют в органическом синтезе.

Понятие о жирах как сложных эфирах.

Жиры - сложные эфиры трёхатомного спирта - глицерина и высших карбоновых кислот. Все жиры животного происхождения - твёрдые вещества. Исключение лишь составляет рыбий жир.
Жиры растительного происхождения - жидкие вещества, исключение составляет твёрдое кокосовое масло.
Между
растительными и животными жирами имеется существенное различие. Так, в состав жидкого жира входят непредельные кислоты, а в состав твёрдого жира - предельные. Например, жидкий жир - содержит олеиновую кислоту C17H33COOH или линолевую кислоту C17H31COOH. Твёрдый жир содержит, например, пальмитиновую кислоту C15H31COOH или стеариновую кислоту C17H35COOH.
hello_html_m631c8efb.jpg

Как уже говорилось, жиры и масла принадлежат к классу сложных эфиров. Жиры вместе с белками и углеводами составляют группу органических соединений, имеющих исключительное физиологическое значение: они являются важнейшей частью пищи!
Жиры важны и в техническом отношении: они являются источником получения глицерина, высших карбоновых кислот и мыла. Некоторые растительные жиры и масла используются при изготовлении олифы, линолеума, масляных красок и лаков. Некоторые жиры, благодаря своей большой вязкости, могут служить смазочным материалом.
Жиры состоят из разнообразных кислот. Удалось выделить кислоты от С
4 до С24, как предельные, так и непредельные. Так, к важнейшим предельным кислотам, выделенным из жиров, является стеариновая, капроновая, каприловая, каприновая, масляная. К непредельным - олеиновая, линолевая, линоленовая.

В природе встречаются как жидкие, так и твёрдые жиры. Но те и другие образованы одним и тем же спиртом. Несложно догадаться, что за агрегатное состояние жиров отвечают входящие в его состав кислоты (предельные - для твёрдых жиров, непредельные - для жидких).hello_html_m139510a4.jpg

Растительные жиры - масла, как правило жидкие, но среди них встречаются и твёрдые (пальмовое и кокосовое масло). Животные жиры - сало, преимущественно твёрдые и имеют различную температуру плавления. Температура застывания жиров всегда ниже температуры их плавления.

Свойства жиров: К важнейшим свойствам жиров относятся следующие:

- жиры легче воды, их плотность колеблется от 0,9г/см3 до 0,98г/см3 при 150С
- в воде не растворяются;

- в присутствии щёлочи или белка образуются достаточно прочные эмульсии. Примером жировой эмульсии может служить всем известное молоко!
-хорошо растворяются в бензине, сероуглероде, хлороформе, четырёххлористом углероде, но в спирте для некоторых жиров растворимость значительно меньше.

-имеют различную температуру плавления.

- температура застывания жиров всегда ниже температуры их плавления.
-все жиры нелетучие и при нагревании разлагаются.
В чистом виде
жиры бесцветны, без запаха и вкуса. Окраска и запах природных жиров обусловлен примесями.
Природные жиры не являются индивидуальными соединениями, а представляют собой разнообразную смесь глицеридов.

4.Химические свойства жиров: гидролиз (омыление) жиров, гидрирование жидких жиров.

Омыление жиров. Как любые сложные эфиры, жиры способны омыляться. Этот процесс важен как с биологической, так и с технической точки зрения. В живой природе омыление жиров связано с жизненными процессами жирового обмена и проходит под влиянием ферментов.
В технике
омыление жиров осуществляют нагреванием их со щелочами (щелочное омыление) или серной кислотой (кислотное омыление), а иногда используют перегретый пар и специальные катализаторы (вещества, ускоряющие химическую реакцию).

Основные химические реакции, протекающие при омылении разнообразных жиров, заключаются в образовании солей жирных кислот при их взаимодействии с различными щелочами.

В мыловарении омылением называют процесс получения мыла из жиров, жирных кислот и жирозаменителей при обработке их щелочами.

Омыление нейтральных жиров. При омылении нейтральных жиров растворами едких щелочей одновременно протекают две химические реакции: расщепление (гидролиз) триглицеридов и нейтрализация (связывание) щелочью выделяющихся в результате расщепления жирных кислот. Расщепление триглицеридов протекает ступенчато. Сначала отщепляется одна молекула жирной кислоты, потом вторая и наконец третья, при этом высвобождается глицерин. По мере отщепления жирных кислот они мгновенно нейтрализуются едкой щелочью.

Названия жирных кислот с числом углеродных атомов в цепи свыше 6 являются историческими, т.е. тривиальными, большинство из которых впервые были выделены из жиров.

Гидрирование растительных масел – важнейший промышленный процесс. Он стал возможным благодаря работам французского химика Поля Сабатье, нашедшего катализатор этого процесса: мелкоизмельченные металлические никель или платина. За это открытие в 1912г. Сабатье был удостоен Нобелевской премии. В результате этого процесса получается искусственный твердый жирсаломас, идущий на изготовление маргарина и заменителей сливочного масла. В жировую основу маргарина добавляют эмульгаторы, молоко, соль, сахар, ароматические вещества, сливочное масло.

Маргарин – это твердый жир, содержащий только остатки предельных карбоновых кислот. Поэтому маргарин не будет проявлять свойства непредельных УВ.

Сливочное масло – содержит остатки непредельных кислот, поэтому будет обесцвечивать бромную воду или раствор перманганата калия. эксперимент: опустить в раствор KMnO4 кусочек исследуемого жира. результат: если р-р обесцветился, значит – это сливочное масло, если не обесцветился, значит это маргарин.

Вы знаете, что маргарин может быть разной консистенции от «мягкого» до «твердого», склонного к крошению, хрупкого продукта. -как вы считаете, почему? (зависит от количества двойных связей).

Ещё применение жиров: краска, свечи, мыло, парфюмерия, глицерин, корм для животных.

Контроль знаний:

1.Какие соединения называют эфирами и жирами?

2.Приведите примеры применения эфиров и жиров.


Литература:

1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010,

2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

3.  http://ru.wikipedia.org- энциклопедия

4. .Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.

















hello_html_8989278.png

Самостоятельная работа №9

Тема: Нуклеиновые кислоты. Синтез нуклеиновых кислот в клетке из нуклеотидов. Общий план строения нуклеотида. Роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче наследственной информации. Понятие о биотехнологии и генной инженерии.

Основные понятия и термины по теме: нуклеотиды, нуклеиновые кислоты. биотехнология и генная инженерия.



План изучения темы

(перечень вопросов, обязательных к изучению):

1.Общая характеристика нуклеиновых кислот.

2.Общий план строения нуклеотида.

а) азотистые основания

б) углеводы

в) фосфорная кислота

3. Нуклеотиды

а) мононуклеотиды.

4. Структура ДНК и РНК. Роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче наследственной информации.

5. Химические свойства нуклеиновых кислот.

а) кислотный гидролиз

б) щелочной гидролиз

в) ферментативный гидролиз.

6. Понятие о биотехнологии и генной инженерии.



Содержание:

1.Общая характеристика нуклеиновых кислот.

Уникальным свойством живых клеток является их способность к воспроизводству себе подобных с почти идеальной точностью на протяжении многих поколений. Доказано, что материальной основой воспроизводства являются нуклеиновые кислоты, которые хранят генетическую информацию и реализуют ее путем синтеза белковых молекул. Большая часть нуклеиновых кислот связана с белками протаминами или гистонами, образуя нуклеопротеиды, которые расположены в разных частях клетки.

Нуклеиновые кислоты это водорастворимые высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых состоят из многократно повторяющихся звеньев нуклеотидов. Поэтому их также называют полинуклеотидами.

Впервые они были обнаружены в 1868 году швейцарским врачом Мишером в ядрах погибших лейкоцитов, что и определило их название (от лат. nucleus ядро).

По химическому строению нуклеиновые кислоты биологические полимеры, состоящие из остатков фосфорной кислоты, моносахарида и одного из пуриновых или пиримидиновых гетероциклических оснований. Входящие в состав нуклеиновых кислот гетероциклические соединения пуринового и пиримидинового ряда называют нуклеиновыми основаниями или просто основаниями.

Нуклеотиды построены из трех компонентов: пиримидинового или пуринового основания, пентозы и фосфорной кислоты.

В общем виде молекулу нуклеиновой кислоты можно представить следующим образом:



Соединение фрагмента макромолекулы нуклеиновой кислоты моносахарид-основание называется нуклеозидом, а фрагмент моносахарид-основание-фосфат нуклеотидом.

Нуклеиновые кислоты представляют собой полимеры с молекулярной массой от нескольких тысяч до миллиардов и состоят из многих тысяч мономеров -мононуклеотидов. Мононуклеотиды состоят из азотистых оснований, углевода и фосфорной кислоты.

Нуклеиновые кислоты присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.

Особенность нуклеиновых кислот заключается в том, что обычно «неделимое» мономерное звено в полинуклеотидах может быть разделено на составные части: нуклеотиды и нуклеозиды, которые помимо того, что служат строительными блоками при синтезе нуклеиновых кислот, играют и вполне самостоятельную роль в процессах обмена веществ, а также участвуют в качестве коферментов в реакциях переноса остатков сахаров, аминов и других биомолекул.

2. Компоненты нуклеиновых кислот. Общий план строения нуклеотида.

А) Азотистые основания.

В состав нуклеиновых кислот входят гетероциклические основания пиримидинового ряда: урацил, тимин, цитозин и пуринового ряда: аденин и гуанин.

Для удобства используют однобуквенные обозначения (символы) гетероциклических оснований (русские или латинские):

Пиримидиновые основания



Пуриновые основания




Во всех формах гетероциклы сохраняют ароматичность и имеют плоское строение, благодаря чему отличаются высокой термодинамической стабильностью.

Б) Углеводы.

Углеводным компонентом нуклеиновых кислот являются пентозы: D-рибоза или 2-дезокси-D-рибоза. Обе пентозы всегда находятся в фуранозной форме и имеют -конфигурацию аномерного атома С-1 (в формулах нуклеотидов и нуклеозидов атомы углерода моносахаридов нумеруются цифрой со штрихом):


В) Фосфорная кислота.

Остатки фосфорной кислоты (H3PO4) входят в состав нуклеотидов и этерифицируют D-рибозу и 2-дезокси-D-рибозу в положениях 3 и 5. В этой связи нуклеотиды и полинуклеотиды можно рассматривать, с одной стороны, как сложные эфиры нуклеозидов (фосфаты), а с другой как кислоты.

Остатки моносахаридов и фосфорной кислоты выполняют структурную функцию и являются носителями гетероциклических оснований.

Нуклеозиды значительно лучше растворимы в воде, чем исходные азотистые основания. Подобно всем гликозидам, нуклеозиды устойчивы к действию щелочей, но при нагревании легко подвергаются кислотному гидролизу с разрывом гликозидной связи и образованием основания и пентозы:

Пиримидиновые нуклеозиды значительно более устойчивы к гидролизу, чем пуриновые. В условиях in vivo гидролиз обоих типов нуклеозидов осуществляется при помощи специфических ферментов, называемых нуклеозидазами.

3. Нуклеотиды

Нуклеотиды это производные нуклеозидов, которые образуются в результате этерификации пентозного фрагмента фосфорной кислотой. В зависимости от строения пентозы различают рибонуклеотиды (мономерные звенья РНК) и дезоксирибинуклеотиды (мономерные звенья ДНК).

Мононуклеотиды могут иметь в своем составе до трех остатков фосфорной кислоты, в зависимости от этого будет меняться и название:

  • АМФ аденилмонофосфат или аденозинмонофосфорная кислота,

  • АДФ аденилдифосфат или аденозиндифосфорная кислота,

  • АТФ аденилтрифосфат или аденозинтрифосфорная кислота.

В связях между 2 и 3 остатками фосфорной кислоты заключено большое количество энергии, примерно 50 кДж/моль. Связь, при разрушении которой выделяется энергии более 40 кДж/моль называют макроэргической, а соединения с такой связью –макроэргическими соединениями.

4. Структура ДНК и РНК. Роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче наследственной информации.

В организме различают два вида нуклеиновых кислот ДНК и РНК.

Соответственно тому, какая из пентоз содержится в мононуклеотидах, нуклеиновые кислоты получили названия рибонуклеиновой - РНК или дезоксирибонуклеиновой - ДНК.

Различия и особенности этих веществ представлены в таблице:

Особенности нуклеиновых кислот.

ДНК представляет собой длинную полимерную цепочку, состоящую из многих тысяч мономеров – дезоксирибомононуклеотидов, в состав которых входят: дезоксирибоза, фосфорная кислота, азотистые основания А, Т, Г, Ц, а также производные азотистых оснований (5-метилурацил).

Структура полинуклеотидной цепи.

Структура ДНК имеет три уровня.

Первичная структура нуклеиновых кислот это нуклеотидный состав и определенная последовательность нуклеотидных звеньев в полимерной цепи..

Для записи первичной структуры ДНК и РНК используют однобуквенные обозначения нуклеозидов. Приведенные фрагменты ДНК и РНК записывают соответственно: d(A-C-G-T) и (A-C-G-U). Часто букву d опускают, если речь идет о ДНК.

Вторичная структура нуклеиновых кислот.

Вторичная структура ДНК представляет собой двойную спираль, состоящую из двух антипараллельных полинуклеотидных цепей, в которой углеводно-фосфорные группы расположены снаружи, а азотистые основания, соединяясь водородными связями, образуют специфичные пары: А=Т, Г=Ц. Специфичность спаривания азотистых оснований обусловлена комплементарностью, то есть дополнительностью цепей ДНК друг другу. Например, одна цепь- АТГЦ, то другая - ТАЦГ, цепочки направлены противоположно друг другу, то есть они антипараллельны

Комплементарность полинуклеотидных цепей служит химической основой главной функции ДНК хранения и передачи наследственных признаков. Способность ДНК не только хранить, но и использовать генетическую информацию определяется следующими ее свойствами.

Третичная структура ДНК: плотно упакованная сложная структура. Может существовать в нескольких формах.

Свойства ДНК:

1.Высокая кислотностьэ

2.Большая вязкость.

3.Способность к денатурации. Под действием высокой t или других факторов молекула ДНК денатурирует, что проявляется ее раскручиванием на две цепи. Эта способность имеет большое значение в процессе репликации -удвоении ДНК, образовании новых дочерних ДНК при делении клетки. В процессе репликации участвуют до 20 различных веществ, в том числе необходимые для синтеза мононуклеотиды и ферменты ДНК - полимераза. В результате репликации молекула ДНК дает две новых дочерних, каждая из которых состоит из одной новой цепи и одной материнской. Такой тип репликации называется -полуконсервативный.

Основная роль РНК непосредственное участие в биосинтезе белка. Известны три вида клеточных РНК, которые отличаются по местоположению в клетке, составу, размерам и свойствам, определяющим их специфическую роль в образовании белковых макромолекул:

1) Информационные (матричные) РНК передают закодированную в ДНК информацию о структуре белка от ядра клетки к рибосомам, где и осуществляется синтез белка;

2) Транспортные РНК собирают аминокислоты в цитоплазме клетки и переносят их в рибосому; молекулы РНК этого типа "узнают" по соответствующим участкам цепи информационной РНК, какие аминокислоты должны участвовать в синтезе белка;

3) Рибосомные РНК обеспечивают синтез белка определенного строения, считывая информацию с информационной (матричной) РНК.

5. Химические свойства нуклеиновых кислот.

ДНК и РНК имеют много общих химических и физических свойств. Так, нуклеиновые кислоты хорошо растворимы в воде и плохо растворяются в водных растворах кислот. Существенные различия ДНК и РНК связаны, в основном, с их отношением к гидролизу.

Гидролиз в кислой среде.

Мягкий кислотный гидролиз ДНК оказывает весьма избирательное действие: он приводит к расщеплению N-гликозидных связей между пуриновыми основаниями и дезоксирибозой, связи пиримидин-дезоксирибоза при этом не затрагиваются. В результате образуется ДНК, лишенная пуриновых оснований. Гидролиз РНК, проводимый в аналогичных условиях, приводит к образованию пуриновых оснований и пиримидиновых нуклеозид-2'(3')-фосфатов.

Кислотный гидролиз в жестких условиях, приводит к разрыву всех N-гликозидных связей как ДНК, так и РНК и образованию смеси пуриновых и пиримидиновых оснований.

 Гидролиз в щелочной среде.

В щелочной РНК легко гидролизуются до нуклеотидов, которые в свою очередь, расщепляются с образованием нуклеозидов и остатков фосфорной кислоты. ДНК, в отличие от РНК, устойчивы к щелочному гидролизу.

Ферментативный гидролиз.

Гидролиз ДНК и РНК также протекает и при участии специфических ферментов нуклеаз. Эти ферменты избирательно действуют на 3- и 5-сложноэфирные связи. Так, фосфодиэстераза, выделенная из яда змей, расщепляет все 3-связи как в ДНК, так и в РНК с образованием нуклеозид-5-фосфатов. Фосфодиэстераза, выделенная из селезенки быка, наоборот, гидролизует только 5-связи и высвобождает только нуклеозид-3-фосфаты. Известны дезокси-рибонуклеазы, расщепляющие связи только между определенными парами мононуклеотидов их используют для направленного гидролиза РНК.

Гидролиз ДНК И РНК проводят, в основном, для установления их нуклеотидного состава. Далее выделенные смеси анализируют с использованием хроматографических и спектральных методов анализа, а также электрофореза.


6.Понятие о биотехнологии и генной инженерии.

Биотехнология — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии. Биотехнологией часто называют применение генной инженерии в XXXXI веках, но термин относится и к более широкому комплексу процессов модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека, начиная с модификации растений и животных путём искусственного отбора и гибридизации. С помощью современных методов традиционные биотехнологические производства получили возможность улучшить качество пищевых продуктов и увеличить продуктивность живых организмов.

С 1970 года учёные используют термин в применении к лабораторным методам, таким, как использование рекомбинантной ДНК и культур клеток, выращиваемых in vitro.

Биотехнология основана на генетике, молекулярной биологии, биохимии, эмбриологии и клеточной биологии, а также прикладных дисциплинах — химической и информационной технологиях и робототехнике.





Контроль знаний:

Дайте определение нуклеиновым кислотам и охарактеризуйте структуры ДНК.


Литература:

1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010,

2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

3.  http://ru.wikipedia.org- энциклопедия

4. .Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.





hello_html_8989278.png

Самостоятельная работа №10

Тема:

Ферменты. Ферменты как биологические катализаторы белковой природы. Особенности функционирования ферментов. Роль ферментов в жизнедеятельности живых организмов и народном хозяйстве.

Гормоны. Понятие о гормонах как гуморальных регуляторах жизнедеятельности живых организмов. Инсулин и адреналин как представители гормонов.

Витамины. Понятие о витаминах. Нарушения, связанные с витаминами: авитаминозы, гиповитаминозы и гипервитаминозы. Витамин С как представитель водорастворимых витаминов и витамин А как представитель жирорастворимых витаминов.

Лекарства. Лекарственная химия. Аспирин. Антибиотики и дисбактериоз. Наркотические вещества. Вредное влияние наркотических веществ на организм человека.


Основные понятия и термины по теме: ферменты, витамины, гормоны, лекарства, авитаминозы, гиповитаминозы и гипервитаминозы, инсулин, адреналин, аспирин, антибиотики, дисбактериоз, наркотические вещества.


План изучения темы

(перечень вопросов, обязательных к изучению):


1.Понятие о ферментах. Специфические свойства ферментов.

2.Применение ферментов в промышленности.

3. Понятие о гормонах как гуморальных регуляторах жизнедеятельности живых организмов.

4 Понятие о витаминах. Нарушения, связанные с витаминами: авитаминозы, гиповитаминозы и гипервитаминозы. Витамин С как представитель водорастворимых витаминов и витамин А как представитель жирорастворимых витаминов.

5.Понятие о лекарствах. Лекарственная химия.

6.Вредное влияние наркотических веществ на организм человека.


Содержание:

1.Понятие о ферментах. Специфические свойства ферментов.

Ферменты, витамины и гормоны - органические вещества, жизненно важные для организма человека, поэтому их называют биологически активными веществами. Об этих веществах вам известно их курса биологии человека.

Ферменты – это органические катализаторы белковой природы, которые ускоряют реакции, необходимые для функционирования живых организмов. Сейчас известно более 2000 ферментов. Все они обладают рядом специфических свойств, отличающих их от неорганических катализаторов.

Ферменты обладают уникальными свойствами, которые выделяют их на фоне обычных химических катализаторов.

Специфические свойства ферментов: большая относительная молекулярная масса, селективность (избирательность), действие в определённом температурном интервале и при определённой Рн среды, высокая каталитическая активность, специфичность действия.

Так, добавка незначительной концентрации фермента (10-9 –10-7 М) ускоряет превращение субстратав108 –1012 раз. Другое не менее важное свойство ферментов – специфичность (избирательность)их действия в отношении структуры субстрата, типа реакции и условий ее проведения. Специфичность определяется способностью фермента превращать только данный тип субстратов в определенных реакциях и условиях. Механизм заключается в образовании комплекса фермент-субстрат. Образовавшийся комплекс вступает в реакцию, при этом энергия активации реакции снижается. Превращение субстрата происходит в активном центре фермента. Для многих ферментов, состоящих из субъединиц, характерно наличие регуляторного участка, который взаимодействует с веществами, влияющими на активность фермента (активаторами, ингибиторами). Для каждого фермента существует свой оптимум рН, при котором его каталитическое действие максимально. При резком изменении рН среды ферменты могут инактивироваться в результате необратимой денатурации.

Большинство ферментов обладает очень высокой эффективностью. Скорость некоторых ферментативных реакций может быть в 1015 раз выше скорости реакций, протекающих в их отсутствие. Высокая эффективность ферментов объясняется быстрым восстановлением (регенерацией) молекул в процессе «работы». Типичная молекула фермента может регенерировать миллионы раз за минуту. Например, широко используемый в сыроделии фермент реннин способен вызывать коагуляцию (свёртывание) белков молока в количествах, в миллионы раз превышающих его собственную массу. Этот фермент вырабатывается слизистой оболочкой особого отдела желудка жвачных животных — сычуга.

А вот ещё один пример высокой эффективности «работы» фермента, хорошо знакомого вам из курса химии 8 класса, — каталазы. За одну секунду при температуре, близкой к точке замерзания воды, одна молекула этого вещества разлагает около 50 000 молекул пероксида водорода:

hello_html_395a4cdc.jpg

Каталаза понижает энергию активации в этой реакции от 75 до 21 кДж/моль. Для сравнения укажем, что применяемая для ускорения этой реакции платина в коллоидном состоянии понижает энергию активации только до 50 кДж/моль.

В простейшем случае уравнение реакции с участием фермента имеет вид:

hello_html_m7d165147.jpg

где Е — фермент, S — субстрат, ES — фермент-субстратный комплекс (комплекс Михаэлиса), Р — продукт реакции.

И.П.Павлов назвал ферменты «возбудителями жизни». Без их участия не проходит ни одна биохимическая реакция. В каждой клетке имеются сотни различных ферментов. Реакции при помощи ферментов идут с большой скоростью при температурах, подходящих для данного организма, то есть в пределах от 5° до 40°С. Вся работа клетки строится таким образом, чтобы избежать любых изменений в нормальных условиях ее существования. Ферментативные реакции подразделяются на:

·         анаболические (реакции синтеза) и

·         катаболические (реакции распада). 


2.Применение ферментов в промышленности.


Ферменты широко используют в различных отраслях промышленности: пищевой, фармацевтической, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности, в медицине, сельском хозяйстве, химическом синтезе.

Одним из самых значительных практических результатов биотехнологии является применение различных ферментов и ферментных препаратов. Ферменты, выделяемые микроорганизмами, использовались человеком достаточно давно, но сущность ферментативных процессов не была известна. С развитием биотехнологии и, в частности, инженерной энзимологии стало возможным выделять ферменты из живых организмов и использовать их непосредственно в различных областях промышленности.

Применение ферментных препаратов в отраслях пищевой промышленности позволяет интенсифицировать технологические процессы, улучшать качество готовой продукции, увеличивать ее выход, а также сэкономить ценное пищевое сырье. Особое внимание технологов и других специалистов, перерабатывающих биологическое сырьё, привлекают ферменты первого класса – оксидоредуктазы и третьего – гидролазы. При переработке пищевого сырья происходит разрушение клеток биологического материала, повышается доступ кислорода к измельчённым тканям и создаются благоприятные условия для действия оксидоредуктаз, а высвобождающиеся гидролазы расщепляют основные структурные компоненты клетки - белки, липиды, полисахариды и гетерополисахариды.


3.Понятие о гормонах как гуморальных регуляторах жизнедеятельности живых организмов.


Учение о гормонах выделено в самостоятельную науку – эндокринологию.

Гормоны  – биологически активные  вещества органической природы, вырабатывающиеся в специализированных клетках желез внутренней секреции, поступающие в кровь и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ и физиологические функции.

К настоящему времени открыто более сотни различных веществ, наделенных гормональной активностью, синтезирующихся в железах внутренней секреции и регулирующих процессы обмена веществ.

По химической природе, физико–химическим и биологическим свойствам гормоны делятся на: белковые, пептидные, стероидные (или липидные), производные аминокислот.

Гормоны обладают высокой биологической активностью. Размер молекул гормонов сравнительно небольшой это обеспечивает их проникновение через стенки капилляров из кровяного русла в ткани. Малые размеры молекул облегчают гормонам выход из клеток через клеточные мембраны. Гормоны сравнительно быстро разрушаются тканями, поэтому для обеспечения длительного действия необходимо их постоянное выделение в кровь. Только в этом случае возможно поддержание постоянной концентрации гормонов в крови.

Гормоны действуют на обмен веществ, регулируют клеточную активность, способствуют проникновению продуктов обмена веществ через клеточные мембраны. Гормоны влияют на дыхание, кровообращение, пищеварение, выделение; с гормонами связана функция размножения. Рост и развитие организма, смена различных возрастных периодов связаны с деятельностью желез внутренней секреции.

Понятно, что, выполняя столь многочисленные и разнообразные функции, гормоны обладают и соответствующим набором специфических свойств, среди которых важнейшими являются:

чрезвычайно высокая физиологическая активность — очень малые количества гормонов вызывают весьма значительные изменения в работе органов и тканей;

дистанционное действие — способность регулировать работу органов, удалённых от железы, вырабатывающей гормон, что становится возможным, потому что гормоны доставляются к этим органам с током крови;

быстрое разрушение в тканях, так как, оказывая очень сильное влияние на работу органов и тканей, гормоны не должны накапливаться в них;

непрерывное продуцирование и регулируемая секреция вызваны необходимостью постоянного регулирования работы соответствующего органа в каждый момент времени.

Из анализа характерных свойств гормонов, как мощного средства гуморальной регуляции, ясно, что их образование эндокринными железами (железами внутренней секреции) должно в каждый момент времени точно соответствовать состоянию организма. Обеспечение этого соответствия осуществляется по принципу обратной связи: не только гормон влияет на контролируемую систему органов и процессы в ней, но и состояние самой системы определяет производительность соответствующей железы, скорость образования и количество вырабатываемого гормона. Например, снижение концентрации глюкозы в крови тормозит секрецию инсулина (гормона, вызывающего уменьшение содержания глюкозы) и ускоряет секрецию глюкагона (гормона, стимулирующего рост концентрации глюкозы в крови). Таким образом, благодаря принципу обратной связи именно гормоны обеспечивают гомеостаз — постоянство состава внутренней среды организма, контроль и регулирование содержания воды, углеводов, электролитов в нём.

Гормоны обладают относительной видовой специфичностью, что имеет важно значение, так как позволяет недостаток того или иного гормона в организме человека компенсировать введением гормональных препаратов, получаемых из соответствующих желез животных. В настоящее время удалось не только выделить многие гормоны, но даже получить некоторые из них синтетическим путем. По химическому строению некоторые гормоны относятся к полипептидам (инсулин и большинство гормонов гипофиза).

Для поддержания роста, жизнедеятельности и развития организма требуется определенный уровень гормонов в крови. При недостатке того или иного гормона говорят о гипофункции данной железы. Если гормон вырабатывается в избытке, то это считают гиперфункцией. Нарушение функции одной из желез внутренней секреции вызывает нарушение эндокринного баланса всего организма. При гипо- или гиперфункции желез возникают эндокринные заболевания.


Инсулин и адреналин как представители гормонов.


Инсулин и адреналин – гормоны, оказывающее противоположное действие на некоторые процессы в организме. Воздействие инсулина, синтезируемого поджелудочной железой, на метаболизм углеводов состоит в том, что при поступлении глюкозы он накапливает ее в печени в виде гликогена – сложного полисахарида. Это вещество является запасным источником энергии и резервом глюкозы для всего организма. Кроме того, этот гормон усиливает поглощение тканями аминокислот, активно участвует в синтезе жиров и белка, поэтому его называют гормоном-строителем. Вместе с гормоном роста он обеспечивает развитие организма и увеличение массы и размеров тела.

Адреналин – гормон, синтезируемый в мозговом слое надпочечников, наоборот, способствует превращению запасов гликогена в сахар. Гормоны коры надпочечников – адреналин и норадреналин – повышают концентрацию глюкозы в крови, тормозят синтез белка, изменяют артериальное давление и частоту сокращений сердца, углубляет дыхание, увеличивает потребность мышц в кислороде и усиливает выделение ими тепла.

Выделение инсулина и адреналина регулирует центральная нервная система, поэтому каждое эмоциональное возбуждение сопровождается выбросом в кровь адреналина. А это ведет к повышению в ней уровня сахара. Если он превышает норму, в работу включается инсулин. Синтезируемый поджелудочной железой гормон снижает этот показатель до нормального уровня. Но это происходит, если человек здоров. При сахарном диабете собственный гормон не вырабатывается или его недостаточно, поэтому при сильных психологических переживаниях компенсировать повышение глюкозы нечем. Разве что сделать инъекцию экзогенного инсулина. Поэтому людям с этим заболеванием рекомендуется избегать стрессов.

Все полезные функции инсулина проявляются как благодаря его прямому влиянию на синтетические процессы в организме, так и за счет присущих гормону поджелудочной железы свойств усиливать проникновение глюкозы и аминокислот в ткани. Все эти полезные качества данного гормона широко используются в медицине при лечении и восстановлении тяжелых, ослабленных больных в клинических условиях. Пациентам вводится инсулин вместе с глюкозой и комплексом витаминов. Такой метод терапии способствует улучшению обменных процессов в организме, и больные быстрее восстанавливают здоровье и силы после тяжелых операций.


4 Понятие о витаминах. Нарушения, связанные с витаминами: авитаминозы, гиповитаминозы и гипервитаминозы.


Витамины (от лат. vita — «жизнь») — группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи.

Для нормальной жизнедеятельности человека необходимы витамины, но так как в организме они не синтезируются в достаточном количестве, то должны поступать с пищей в качестве необходимого её компонента. Их отсутствие или недостаток в организме вызывает гиповитаминозы (болезни в результате длительного недостатка) и авитаминозы (болезни в результате отсутствия витаминов). При приёме витаминов в количествах, значительно превышающих физиологические нормы, могут развиваться гипервитаминозы.

Людям ещё в глубокой древности было известно, что отсутствие некоторых продуктов в пищевом рационе может быть причиной тяжёлых заболеваний (берибери, «куриной слепоты», цинги, рахита), но только в 1880 г. русским учёным Н. И. Луниным (1853—1937) была экспериментально доказана необходимость неизвестных в то время компонентов пищи для нормального функционирования организма. Своё название (витамины) они получили по предложению польского биохимика К. Функа (от лат. vita — жизнь). В настоящее время известно свыше тридцати соединений, относящихся к витаминам.

Так как химическая природа витаминов была открыта после установления их биологической роли, их условно обозначили буквами латинского алфавита (А, В, С, D и т . д.), что сохранилось и до настоящего времени

Потребность человека в витаминах зависит от его возраста, состояния здоровья, условий жизни, характера его деятельности, времени года, содержания в пище основных компонентов питания.

По растворимости в воде или жирах все витамины делят на две группы:

водорастворимые (В1, В2, В6, РР, С и др.);

жирорастворимые (А, Е, D, К).


Витамин С как представитель водорастворимых витаминов.


Витамин С (аскорбиновая кислота). Этот витамин связан напрямую с белковым обменом. Мало аскорбиновой кислоты — нужно много белка. Напротив, при хорошей обеспеченности аскорбиновой кислотой можно обойтись минимальным количеством белка.

Для предупреждения С-авитаминоза не требуется больших доз аскорбиновой кислоты, достаточно 20 мг в сутки. Это количество аскорбиновой кислоты вводилось для профилактики в солдатский рацион уже в начале Великой Отечественной войны. Во всех прошлых войнах пострадавших от цинги было больше, чем раненых.

Однако нормы, принятые сейчас во многих странах, превышают эту дозу в 3—5 раз, поскольку витамин С служит и для других целей. Чтобы создать в организме оптимальную внутреннюю среду, способную противостоять многочисленным неблагоприятным воздействиям, его необходимо постепенно обеспечивать витамином С.

Заметим, что в профилактическое питание рабочих на вредных химических производствах обязательно входит витамин С как защитное средство от токсикозов — он блокирует образование опасных продуктов обмена.

Что же можно рекомендовать сейчас как главную и действенную меру профилактики С-витаминной недостаточности? Нет, не просто аскорбиновую кислоту, даже в большой дозе, а комплекс, состоящий из витамина С, витамина Р и каротина.

По-видимому, они действуют синергически, т. е. их биологическое воздействие взаимоусиливается. Кроме того, витамин Р во многом подобен витамину С, но потребность в нём примерно вдвое меньше. Витамин С, витамин Р и каротин наиболее полно представлены в овощах, ягодах, зелени и пряных травах, во многих дикорастущих растениях.

Приведём несколько примеров: в чёрной смородине (100 г) содержится 200 мг витамина С и 1000 мг витамина Р, в шиповнике — 1200 мг витамина С и 680 мг витамина Р, в клубнике соответственно 60 мг и 150 мг, в яблоках — 13 мг и 10—70 мг, в апельсинах — 60 мг и 500 мг.

Чтобы бороться с витаминной недостаточностью, необходимо увеличить содержание свежих овощей и фруктов в пищевом рационе.

Однако овощи и фрукты не только поставщики витаминов С, Р и каротина, но и непревзойдённое средство для нормализации жизнедеятельности полезной кишечной микрофлоры, особенно её синтетической функции (некоторые витамины синтезируются микроорганизмами кишечника, но без овощей и фруктов этот процесс затормаживается).

Овощи и фрукты нормализуют также обмен веществ, особенно жировой и углеводный, и предупреждают развитие ожирения.


Витамин А как представитель жирорастворимых витаминов.


Витамин А (ретинол). Он участвует в биохимических процессах, связанных с деятельностью мембран клеток. При недостатке витамина А ухудшается зрение (ксерофтальмия — сухость роговых оболочек; «куриная слепота»), замедляется рост молодого организма (особенно костей), наблюдается повреждение слизистых оболочек дыхательных путей и пищеварительной системы.

Обнаружен витамин А только в продуктах животного происхождения, особенно много его в печени морских животных и рыб. В рыбьем жире — 15мг%, печени трески — 4, сливочном масле — 0,5, молоке — 0,025 мг%.

Потребность человека в витамине А может быть удовлетворена и за счёт растительной пищи, в которой содержатся его провитамины — каротины. Из молекулы β-каротина образуются две молекулы витамина А. β-Каротина больше всего в моркови — 9 мг%, красном перце — 2, помидорах — 1, сливочном масле — 0,2—0,4 мг%.

Витамин А разрушается под действием света, кислорода воздуха, при термической обработке (до 30%).


6.Лекарственные препараты. Понятие о лекарственной химии. Аспирин. Антибиотики. Дисбактериоз.


Лекарства известны человеку с глубокой древности. В одном из египетских папирусов (XVII в. до н. э.) описываются лекарственные средства растительного происхождения, некоторые из которых, например, касторовое масло, используются и в наши дни.

Лекарственное вещество - это отдельное химическое соединение или биологически активное вещество, которое при введении в организм способна предотвращать возникновение заболевания, изменять ход патологического процесса, нормализовать функцию и способствовать быстрому выздоровлению. Лекарственное средство - фармакологическое средство, разрешенное для применения уполномоченным на то органом страны в установленном порядке для предотвращения, лечения или диагностики заболеваний человека или животных. Разрешение на использование нового вещества как лекарственного средства оказывает Государственный фармакологический центр государства. Окончательное решение о введении фармакологического лекарственного средства в медицинской практике принимает министр здравоохранения государства соответствующим приказом. Фармакологическое средство (клинический пример) - это вещество или смесь веществ с установленной фармакологической активностью, являющееся объектом клинического испытания. Это также зарубежные лекарственные средства, не разрешенные в установленном порядке для применения. Новое лекарственное средство - это средство, которое применяют не более 3 лет после регистрации в промышленном выпуске.

Лекарственный препарат - это лекарственное средство в виде определенной лекарственной формы (таблетки, драже, мазь и т.д.). Лекарственная форма - предоставлен лекарственному средству или лекарственному растительному сырью удобное для применения состояние, при котором достигается необходимый лечебный эффект. Лекарственное сырье - это материал бактериального, растительного, минерального, животного или синтетического происхождения, из которого изготавливают лекарственные препараты. Лекарственное сырье должно быть разрешено к использованию Государственным фармакологическим центром. Препараты, изготовленные из лекарственного растительного сырья простой обработкой (сушка, измельчение), называют простыми. При более сложной обработке растительного сырья получают сложные, или галеновые препараты (настойки, экстракты). Галеновые препараты содержат помимо действующих также недействующие (балластные) вещества, которые могут снижать активность лекарственных веществ. Наличие в галеновых препаратах примесей не дает возможности применять их парентерально. Предприятия химико-фармацевтической промышленности выпускают очищенные от балластных примесей препараты, которые, в отличие от галеновых, называют новогаленовыми (например, омнопон, адонизид). Новогаленовые препараты можно применять и для парентерального введения. Каждое лекарственное средство имеет свой регистрационный (информационный) номер (шифр), под которым он зарегистрирован в стране и внесен в Реестр лекарственных средств.
Есть закон о лекарственных средствах, регулирует правоотношения, связанные с созданием, регистрацией, производством, контролем качества и реализацией лекарственных средств, определяет права и обязанности предприятий, учреждений, организаций и граждан, а также полномочия в этой сфере органов государственной власти и должностных лиц.

Ацетилсалициловая кислота (разг. аспирин, салициловый эфир уксусной кислоты) —лекарственное средство, оказывающее анальгезирующее (обезболивающее), жаропонижающее, противовоспалительное иантиагрегантное действие.

Механизм действия и профиль безопасности ацетилсалициловой кислоты хорошо изучены, её эффективность клинически апробирована, в связи с чем данный препарат входит в список важнейших лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения, а также в перечень жизненно необходимых и важнейших лекарственных средств.

Ацетилсалициловая кислота также широко известна под торговой маркой «Аспирин», представляет собой белые мелкие игольчатые кристаллы или лёгкий кристаллический порошок слабокислого вкуса, мало растворимый в воде при комнатной температуре, растворимый в горячей воде, легко растворимый в спирте, растворах едких и углекислых щелочей.

Химические свойства аспирина.

1). Наиболее характерной реакцией является – гидролиз. При нагревании с водой происходит реакция гидролиза, в результате образуются две кислоты – салициловая и уксусная: Салициловая кислота содержит две функциональные группы – OH и COOH. Гидролиз проводят при кипячении раствора ацетилсалициловой кислоты в воде в течение 30 с. После охлаждения салициловая кислота, плохо растворимая в воде, выпадает в осадок в виде пушистых игольчатых кристаллов.

hello_html_m63200278.jpg

2). Фиолетовое окрашивание раствора обусловлено группой OH, вступающей с FeCl3 в характерную для фенолов реакцию.

3). При добавлении раствора лакмуса появляется розовое окрашивание из-за присутствия в растворе уксусной кислоты


Антибиотики.

Это вещества преимущественно микробного происхождения, полусинтетические или синтетические аналоги, которые избирательно подавляют чувствительных к ним микроорганизмов.


Открытие А. Флемингом в 1928 г. пенициллина — группы антибиотиков грибка Penicillium стало триумфом учения об антибиозе — явлении антагонизма и смертельной борьбы микроорганизмов друг с другом.

В настоящее время широко применяются полусинтетические пенициллины — оксациллин и ампициллин.

Широкое применение в лечении инфекционных заболеваний нашли не только пенициллины и цефалоспорины, но и другие антибиотики: левомицетин, тетрациклины, полимиксины, макролиды, аминогликозиды, фторхинолоны и др.

По характеру противомикробного действия антибиотики делятся на бактерицидные (вызывающие уничтожение микроорганизмов) и бактериостатические (задерживающие их рост и размножение).


Антибиотики — мощное оружие для борьбы с инфекциями, однако они уничтожают не только патогенные, но и полезные микроорганизмы, например микрофлору кишечника. Кроме того, болезнетворные микробы, в свою очередь, приобретают устойчивость к «знакомым» им антибиотикам.

Очевидно, что нельзя заниматься самолечением антибиотиками!

Тем не менее антибиотикибольшая группа высокоэффективных химиотерапевтических препаратов, совершивших революцию в лечении самых различных инфекционных заболеваний. Помимо антибиотиков, существуют и создаются новые противомикробные средства.


Дисбактериоз - самое распространенное нарушение, связанное с микрофлорой кишечника. Существует довольно много причин, по которым может измениться микрофлора в кишечнике, но чаще всего развивается дисбактериоз после антибиотиков. В настоящее время антибиотики используются при многих бактериальных инфекциях, но кроме болезнетворных бактерий такие препараты также уничтожают и полезные микроорганизмы, которые нужны организму для нормальной работы, вследствие чего и развивается дисбактериоз.

Если избежать лечения антибиотиками невозможно, то следует параллельно принимать препараты, которые содержат живые бактерии и помогут нормализовать микрофлору кишечника.


Познакомившись с понятием о лекарственных средствах, некоторыми антибиотиками, наркотическими и ненаркотическими анальгетиками, противовоспалительными, антисептическими и жаропонижающими средствами, вы уже знаете, что способы применения, а значит, и лечебный эффект лекарственного средства зависят от многих факторов. К ним относится доза, терапевтический диапазон которой индивидуален для каждого лечебного средства. Меньшая доза не вызывает лечебного действия, слишком большая повлечёт побочные эффекты и отравление организма (вспомните идеи Парацельса). Обычно дети и пожилые люди более чувствительны к лекарствам, поэтому им назначают меньшие терапевтические дозы. Крайне важны режим приёма и способы применения лекарственных препаратов. Режим (частота) приёма определяется длительностью действия и особенностями циркуляции, накопления и выведения лекарства из организма. Кроме того, необходимо учитывать возможное взаимное влияние назначаемых препаратов друг на друга и их действие. Немаловажную роль при приёме лекарств играет состояние организма. Так, например, нарушение функций печени и почек может вызывать токсичность безвредного в других случаях препарата. Некоторые лекарства резко усиливают токсичное действие алкоголя, вызывая отравление даже небольшим количеством спиртного. Иногда при этом они теряют своё лечебное действие. Особой осторожности требует назначение лекарств беременным женщинам и кормящим матерям, так как лекарство может оказаться токсичным для плода или новорождённого.

Очевидно, что химиотерапевтические средства эффективны только по отношению к определённым микроорганизмам и требуют проведения микробиологического анализа перед их назначением. Назначая то или иное лекарство, врач учитывает и специфику работы пациента: некоторые препараты (например, успокоительные) замедляют ответные реакции ЦНС. Понятно, чем грозит применение таких лекарств во время работы водителя или машиниста электропоезда...

Как вы уже знаете, действие лекарства зависит и от способа его применения. Облегчить и оптимизировать приём позволяют так называемые лекарственные формы, придаваемые лекарственным средствам для удобства их применения. В таблице 16 приведены основные и наиболее часто используемые лекарственные формы.

Очевидно, что невозможно рассмотреть всё многообразие лекарственных средств, их действие на организм, особенности применения и лекарственные формы этих препаратов, являющихся обычными химическими веществами. Однако уже теперь вам понятно, что даже первичное знакомство с этим миром невозможно без знания и понимания химии.


Помните!!! Прежде чем принимать какое-либо лекарство, необходимо проконсультироваться с врачом, проверить срок годности лекарства, прочитать инструкцию по применению. Все лекарства имеют противопоказания!


Народная мудрость гласит: «Деньги потерял - ничего не потерял, время потерял - много потерял, здоровье потерял - всё потерял». Будьте здоровы!



6.Вредное влияние наркотических веществ на организм человека.



Считается, что термин «наркотик» впервые был употреблен греческим целителем Галеном для описания цвета вещества, вызывающего потерю чувствительности, паралич. данный термин так же употреблял Гиппократ. В качестве таких веществ Гален, например, упоминал корень Мандрагоры, семена мака (опиум).

Выделенный из опия в 1806 г. алкалоид морфин обладает анальгетическим действием. Кроме того, он обладает и наркотическим действием: вызывает эйфорию, снимает чувство боли, тревоги и страха. Наркотик вызывает формирование лекарственной зависимости — болезненного пристрастия к препарату, делающего невозможным существование человека без приёма все больших доз наркотика.

hello_html_m1324b88f.jpg

Знакомство человека с морфином подробно описал М. Булгаков в рассказе «Морфий». Он не нуждается в комментариях.

Медицинское определение: наркотик – вещество, лекарственное средство, оказывающее специфическое (стимулирующее, седативное, галлюциногенное и др.) действие на центральную нервную систему. Что может являться причиной его немедицинского потребления, а также обладает потенциалом к формированию пристрастной или болезненной зависимости.

 Наркотики обладают свойством вызывать привыкание – толерантность (проявляется в постепенном снижении эффекта от приема выше указанных средств, что вынуждает принимать со временем все большие дозы препарата для достижения эффекта). Зависимость проявляется синдромом отмены или «абстинентным синдромом» (на сленге «ломка»), что является отличительной чертой наркотиков. Так называемая «ломка» (абстинентный синдром) связана с прекращением регулярного поступления в организм наркотика и перестройка обмена веществ. Эффекты могут быть самые разные: от легкого дискомфорта или чувства жара до выкручивания суставов, судорог, сильных болевых ощущений.

Наркотическую зависимость делят на психическую и физическую. Психическая зависимость связана с тем, что прием определенного вещества, связывается с приятным состоянием (формируется условный рефлекс и сохраняется в течение всей жизни). Физическая зависимость связана с тем, что регулярный прием веществ изменяет обмен веществ в организме употребляющего.

Что такое наркомания?  Наркомания – это заболевание, обусловленное зависимостью от наркотических средств или психотропного вещества. Наркоман – лицо, которое незаконно употребляет наркотические средства или психотропные вещества без назначения врача и которому выставлен диагноз «наркомания».

Наркомания ведет к грубому нарушению жизнедеятельности организма и социальной деградации. Эта болезнь с хроническим течением развивается постепенно. Причиной ее является способность наркотических средств вызывать состояние опьянения, сопровождающееся ощущением полного физического и психического здоровья и благополучия. Наркотик – это яд, который медленно разрушает мозг и психику человека. Бензин или клей «момент», например, превращает людей в умственно неполноценных через 3-4 месяца, «безопасная конопля» - за 3-4 года. Человек, употребляющий морфин через 2-3 месяца настолько утрачивает способность что-либо делать, перестает за собой ухаживать и полностью теряет человеческий облик. Те же кто употребляют кокаин живут не больше трех лет. Они погибают от разрыва сердца или от того, что носовая перегородка истончается и превращается в пергаментный листок, который трескается, лопается и человек погибает от смертельного кровотечения.


Наркотические препараты пагубно влияют на все органы и системы человека, вызывая необратимые изменения.

 При приеме наркотиков снижаются все виды обмена веществ, температура тела и все функции организма. Наркоманы очень часто заражаются гепатитом и ВИЧ-инфекцией.

В последнее время всё чаще внедряют в сознание заблуждение о существовании «лёгких» наркотиковЛюбой (!) наркотик формирует физиологическую и психическую зависимость от него. «Лёгкие» наркотики лишь более коварны, они медленнее и незаметнее (но также необратимо!) подчиняют себе сознание человека.

Человек с наркотической зависимостью полностью теряет контроль над собой и своими действиями, единственной целью существования становится добыча новой порции наркотика любым путём, любой ценой и любыми средствами.



Контроль знаний:

1.Дайте определение ферментам, гормонам, витаминам, лекарствам.

2.Почему при повышении температуры до 420 С ферменты перестают работать?

3.Приведите примеры использования ферментов в промышленности.

4. Опишите процессы, на которые оказывают влияние инсулин и адреналин. Можно ли считать эти гормоны антагонистами?

5. К каким негативным последствиям может привести непрерывное продолжительное повышенное содержание адреналина в крови?

6. Адреналин образует ярко окрашенное (зелёное) соединение с раствором хлорида железа (III) FeCl3. Какими особенностями строения молекулы адреналина это можно объяснить?

7. Адреналин плохо растворим в холодной воде и значительно лучше — в соляной кислоте. Чем это вызвано?

8. Как соотносится термин «витамины» с функциями веществ, которые он обозначает?

9.  Что такое гиповитаминозы, авитаминозы, гипервитаминозы?

10. Расскажите о роли витамина С и его взаимосвязи с витамином P и каротином (витамином А).

11. В чём заключается принципиальная разница действия наркотических и ненаркотических анальгетиков?

12. Перечислите факторы, влияющие на лечебное действие лекарств. В чём причины этого влияния?

13. Прочитайте рассказ М. Булгакова «Морфий». Каково ваше мнение о судьбе его главного героя?



Литература:

1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010,

2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

3.  http://ru.wikipedia.org- энциклопедия

4. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.























hello_html_8989278.pngСамостоятельная работа №11

Тема:

Полимеры. Пластмассы: термопласты и реактопласты, их представители и применение. Волокна: природные (растительные и животные) и химические (искусственные и синтетические). Искусственные полимеры. Получение искусственных полимеров, как продуктов химической модификации природного полимерного сырья. Искусственные волокна (ацетатный шелк, вискоза), их свойства и применение. Синтетические полимеры. Получение синтетических полимеров реакциями полимеризации и поликонденсации. Структура полимеров: линейная, разветвленная и пространственная. Представители синтетических пластмасс: полиэтилен низкого и высокого давления, полипропилен и поливинилхлорид. Синтетические волокна: лавсан, нитрон и капрон.


Основные понятия и термины по теме: полимеры и их классификация, искусственные и синтетические полимеры, волокна: ацетатный шёлк, вискоза, лавсан, нитрон, капрон, полипропилен, поливинилхлорид.


План изучения темы

(перечень вопросов, обязательных к изучению):


  1. Полимеры и их классификация. Пластмассы и волокна: их характеристика.

  2. Искусственные полимеры. Их характеристика. Искусственные волокна (ацетатный шелк, вискоза), их свойства и применение.

  3. Каучуки. Натуральные и синтетические. Их характеристика.

  4. Синтетические полимеры. Представители синтетических пластмасс и их характеристика.

  5. Синтетические волокна: лавсан, нитрон и капрон.



Содержание:


  1. Полимеры и их классификация. Пластмассы и волокна: их характеристика.


В природе существует много высокомолекулярных соединений, которые можно разделить на три большие группы: неорганические, органические и элементоорганических. К неорганическим полимеров относят кварц, алмаз, графит, силикаты и др .. Органические полимеры разделяют на природные (каучук, целлюлоза, крахмал, шерсть, шелк, лен, хлопок), и синтетические (полиэтилен, капрон и т.д.). Среди природных полимеров выделяют группу биополимеров — белковые вещества и нуклеиновые кислоты. Однако все большее значение приобрели синтетические высокомолекулярные соединения, такие как полимеры. Синтетические полимеры получают полимеризацией и поликонденсацией. Полимеры (гр. Polimeres — «много частей») — это продукты сообщения многих молекул в одну большую молекулу, вследствие чего меняются свойства исходного продукта. Молекулы полимеров могут иметь линейную, разветвленную и сшитую структуру. Это сказывается на свойствах пластмасс, в частности, приводит такие их свойства, как термопластичность и термореактивнись. Термопластичные полимеры — полимеры, которые после нагрева и последующего охлаждения сохраняют свои свойства (полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид).

Термореактивные полимеры — полимеры, которые после нагрева и последующего охлаждения теряют пластичность и некоторые другие свойства (фенолформальдегидные смолы). Свойства полимеров зависят от молекулярной массы, химического состава и структуры молекул.

Полимеризация — процесс последовательного соединения молекул низкомолекулярного вещества с образованием высокомолекулярного Полимеризацией этилена и его гомологов добывают полиэтилен, полипропилен и многие другие. Поликонденсация — реакция образования полимера вследствие взаимодействия функциональных групп молекул мономера, которая происходит с выделением воды, аммиака или других низкомолекулярных соединений Поликонденсацией формалина с карболовой кислотой добывают карболит.

Основными представителями полимерных материалов является пластмассы, каучуки и волокна.

2.Искусственные волокна (ацетатный шелк, вискоза), их свойства и применение.

Волокна – это вырабатываемые из природных или синтетических полимеров длинные гибкие нити, из которых изготавливается пряжа и другие текстильные изделия. Волокна подразделяются на природные и химические. Природные, или натуральные, волокна - это материалы животного или растительного происхождения: шёлк, шерсть, хлопок, лён. Химические волокна получают путём химической переработки природных (прежде всего целлюлозы) или синтетических полимеров. К химическим волокнам относятся вискозные, ацетатные волокна, а также капрон, нейлон, лавсан и многие другие.

Синтетические волокна – вырабатываемые из синтетических полимеров (полиамидного, поливинилхлоридного).

Искусственные волокна – продукты химической переработки высокомолекулярных природных веществ (целлюлозы, природного каучука, белков).

Вискозное волокное —искусственное целлюлозное волокно, получаемое переработкой природной целлюлозы. Производится в виде текстильных и кордовых нитей и штапельного волокна.

Вискозное волокно является одним из первых искусственных волокон, нашедших практическое применение. Основные качества вискозы: приятна на ощупь, воздухопроницаема, гигроскопична. Высокая интенсивность цвета позволяет создавать изделия ярких расцветок. Изменяя толщину и характер волокон, можно получать полотна, очень похожие на натуральные — на шерсть, хлопок, шелк и лен. В пряжу для вязания вискоза входит в составе смесового волокна, обычно с хлопком, а также с шерстью, с мохером.

Применяется главным образом для получения вискозного волокна, пленки (целлофан), искусственной кожи (кирза).

К недостаткам вискозного волокна относятся лёгкая сминаемость, значительная потеря прочности в мокром состоянии и недостаточная устойчивость к истиранию. Эти недостатки в той или иной степени могут быть устранены последующими модификациями и обработкой.

Ацетатные волокна — один из основных видов искусственных волокон; получают из ацетилцеллюлозы. В зависимости от типа исходного сырья различают триацетатное волокно (из триацетилцеллюлозы) и собственно ацетатные волокна (из частично омыленной, т. е. вторичной, ацетилцеллюлозы).

Ацетатные волокна вдвое превосходят вискозные и медноаммиачные волокна по эластичности; поэтому ткани из них отличаются пониженной сминаемостью. Кроме того, ацетатные волокна приятны на ощупь, мягки, обладают способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Окрашиваются ацетатные волокна только специальными типами красителей, которые непригодны для большинства других волокон. Это даёт возможность получать разнообразные колористические эффекты на изделиях из смеси ацетатных волокон и волокон других типов. Триацетатное волокно характеризуется более низкой гигроскопичностью, но большей эластичностью и меньшей сминаемостью, чем изделия из ацетатного волокна. При 65%-ной относительной влажности триацетатное волокно собирает 2,5—3 % влаги, а ацетатное 6—7 % .

Основные области применения ацетатных волокон — изготовление изделий широкого потребления (верхней одежды, женского нижнего белья, подкладочных и платяных тканей). Ацетатное штапельное волокно применяют для частичной замены шерсти при изготовлении тонких сукон и некоторых трикотажных изделий. Использование ацетатных волокон позволяет снижать сминаемость изделий. Триацетатные гидрофобные нити применяют как электроизоляционный материал.

Недостатки ацетатных волокон:

Прочность при разрыве ацетатных волокон невысока. Ацетатные волокна характеризуются недостаточно высокой термостабильностью. Поэтому изделия из ацетатных волокон можно гладить только через влажную ткань.  К недостаткам изделий из ацетатных волокон относятся также низкая устойчивость к истиранию и высокая электризуемость.

3.Каучуки — натуральные или синтетические материалы, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём специальной обработки получают резину. Природный каучук получают из жидкости молочно-белого цвета, называемой латексом, — млечного сока каучуконосных растений. В технике из каучуков изготовляют шины для автотранспорта, самолётов, велосипедов; каучуки применяют для электроизоляции, а также производства промышленных товаров и медицинских приборов.

Натуральный (природный) каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой (C5H8)n (где величина n составляет от 1000 до 3000); он является полимером изопрена:

hello_html_m6a29e37e.png

В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук — полимер диенового углеводорода, то Лебедев воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным — бутадиеном

hello_html_m4ab13cdd.png

Сырьём для получения бутадиена служит этиловый спирт. Получение бутадиена основано на реакциях дегидрирования и дегидратации спирта. Эти реакции идут одновременно при пропускании паров спирта над смесью соответствующих катализаторов:

hello_html_m3e8e6d30.jpg

В качестве катализатора полимеризации 1,3-бутадиена С. В. Лебедев выбрал металлический натрий, впервые применённый для полимеризации непредельных углеводородов русским химиком А. А. Кракау

hello_html_m4441cf5b.png

В 1834 году немецкий химик Фридрих Людерсдорф (Friedrich Ludersdorf) и американский химик Натаниель Хейвард (Nathaniel Hayward) обнаружили, что добавление серы к каучуку уменьшает или даже вовсе устраняет липкость изделий из каучука. Через некоторое время он обнаружил кожеподобный материал — резину. Этот процесс был назван вулканизацией. Открытие резины привело к широкому её применению: к 1919 году было предложено уже более 40 000 различных изделий из резины.


4.Синтетические полимеры. Представители синтетических пластмасс. Пластмассы и их характеристика.


Пластические конструкционные материалы на основе органических полимеров называют пластмассами. По масштабам производства среди полимеров пластмассы занимают первое место. Основой состава является высокомолекулярное соединение — полимер.

Пластмассы – это материалы, полученные на основе полимеров, способные приобретать заданную форму при изготовлении изделия и сохранять ее в процессе эксплуатации.

Пластмасса это материал, в котором связующим компонентом служит полимер, а остальные составные части – наполнители, пластификаторы, красители, противоокислители и др. вещества.

Особая роль отводится наполнителям, которые добавляют к полимерам. Они повышают прочность и жёсткость полимера, снижают его себестоимость. В качестве наполнителей могут быть стеклянные волокна, опилки, цементная пыль, бумага, асбест и др. Поэтому такие пластмассы, как, например, полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, фенолформальдегидные, широко применяются в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, в медицине, культуре, в быту.

Поливинилхлорид (ПВХ)— бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида. Отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. Не горит на воздухе и обладает малой морозостойкостью (−15 °C). Нагревостойкость: +66 °C.

Применяется для электроизоляции проводов и кабелей, производства листов, труб (преимущественно хлорированный поливинилхлорид), пленок, пленок для натяжных потолковискусственных кож, поливинилхлоридного волокна, пенополивинилхлоридалинолеума, грязезащитных ковриков, обувных пластикатов, мебельной кромки и т. д. Также применяется для производства виниловых грампластинок, профилей для изготовления окон и дверей. Поливинилхлорид также часто используется в одежде и аксессуарах для создания подобного коже материала, отличающегося гладкостью и блеском. Такая одежда широко распространена в альтернативных направлениях моды, среди участников готической субкультуры и сторонников сексуального фетиша. Поливинилхлорид используют как уплотнитель в бытовых холодильниках, вместо относительно сложных механических затворов. Это дало возможность применить магнитные затворы в виде намагниченных эластичных вставок, помещаемых в баллоне уплотнителя. Моющиеся обои покрываются плёнкой из ПВХ с лицевой стороны, для того, чтобы сделать их непромокаемыми. Также находит широкое применение в пиротехнике как источник хлора, необходимого для создания цветных огней. Широко применяется в рекламе: для оформления витрин магазинов и торговых точек, создания рекламных баннеров и плакатов. Служит сырьём для производства различного рода продукции от грампластинок и плакатов до наклеек. Слоем ПВХ покрыта металлическая сетка восьмиугольника, где проводят соревнования по MMA. Из ПВХ также делают презервативы для людей с аллергией на латекс. Поливинилхлорид используется в производстве трикотажных рабочих перчаток для нанесения различных рисунков на трикотажную основу. ПВХ-рисунок на перчатке позволяет обеспечить хороший захват при выполнении различных работ, предотвращает процесс скольжения, увеличивает износостойкость продукции. Поливинилхлорид используется для производства хлорированного поливинилхлорида, обладающего самыми высокими характеристиками огнестойкости и самой высокой температурой воспламенения (482 °С) среди термопластов.


5.Синтетические волокна: лавсан, нитрон и капрон.


При изготовлении ворсовых тканей используют разнообразные виды сырья, для ворсового покрова применяют пряжу из капрона, лавсана, нитрона, а также вискозное волокно. Ворсовой покров из синтетических волокон устойчив к смятию и истиранию, позволяет создать устойчивую отделку, имитирующую натуральные меха.

Ткани из синтетических волокон полиамидных- капрон, найлон, амид, полиэфирных- лавсан, полиакрилонитрильных - нитрон.
Смесь лавсановых и хлопковых волокон или из лавсановых и шерстяных применяют для изготовления тканей, в основном это плащёвые ткани. а с добавлением шерстянных - костюмные. Такие ткани меньше мнутся и почти не садятся после стирки- одежда из них дольше носится и сохраняет форму. Из лавсана делают искусственный мех. ковры и др. изделия. Из лавсана делают брезент, гардинные и обивочные ткани, тесьму и ленты, транспортные ленты, рыболовные сети, пожарные рукава, канаты, верёвки, а также кордную нить, используемую для повышения прочности автомобильных шин, для шин самолётов и тяжеловесных автомобилей.

Волокно из полиакрилонитрила обладает массой достоинств: оно очень устойчиво к свету и сырости и не растягивается. Именно поэтому его широко применяют для изготовления тканей для технических целей: тентов, парусов. флагов и т. д. Одежда из чистого полиакрилонитрила или из его смеси быстро высыхает, не теряя формы, так что из этого материала делают тонкие ткани для купальных костюмов. Нитрон также смешивают с хлопком и шерстью и делают ткани плательные и костюмные.

Нитроновое волокно обладает высокими теплозащитными свойствами, самое теплое из всех химических волокон, с очень малой сминаемостью и усадкой, совсем не выгорает, хорошо красится, сравнительно большой прочности, устойчивость к истиранию: в 5-10 раз меньше, чем капроновое и лавсановое; изделия сохраняют 80% своей исходной прочности в течение полутора лет эксплуатации. Волокно хрупкое, электризуется. Изделия из нитрона прекрасно стираются в теплой воде с мылом, любые пятна быстро исчезают. Изделия можно чистить бензином, ацетоном. Волокно малой гигроскопичности, поэтому гигиенические свойства плохие, но теплозащитность очень большая.

Применение. По светостойкости нитроновые волокна превосходят все текстильные волокна, поэтому из него изготавливают гардинно-тюлевые, тентовые и другие изделия. По внешнему виду и некоторым свойствам напоминает шерсть, выпускают в виде волокон и применяют аналогично шерсти: для выработки платьево-костюмных тканей, ковров искусственного меха, различных трикотажных изделий, головных уборов, шарфов, одеял, перчаток. Из нитей – гардинно-тюлевые изделия, рыболовные снасти. Сочетание шерсти и нитрона дают прекрасные смесевые волокна для красивых, тонких, теплых трикотажных костюмов.

Капрон — синтетическое полиамидное волокно, получаемое из капролактама. Из капрона изготовляют канаты, рыболовные сети и др., а также штапельные ткани, чулки и другие бытовые товары. Большим недостатком капронового волокна является электризуемость, накопление электрических зарядов, резкий блеск, большая гладкость поверхности, что служит причиной плохой сцепляемости с нитями, из-за этого происходит спуск петель на чулках и трикотажных изделиях. При носке изделий из смесевых тканей капроновые волокна вылезают на поверхность, образуя катышки, нарушая структуру и внешний вид изделий.



Контроль знаний:

Тест: ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КАК ОСНОВА СОВРЕМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ. ПЛАСТМАССЫ.КАУЧУКИ. РЕЗИНА.

 Вариант І

Уровень 1

1.К каким материалам относят целлулоид ?

А) природным; Б) синтетическим; В) искусственным; Г) строительным.

2. Какие термины характеризуют природный каучук?

А) эластомер; Б) резина; В) термопласт; Г) пластмасса.

3.Классифицируйте химическую реакцию синтеза полиэтилена из этилена:

А) гидрирование; Б) дегидрирование; В) полимеризация; Г) поликонденсация.

4. Каково назначение хлоропренового каучука?

А) секретное; Б) эксклюзивное; В) специальное; Г) общее.

5.Продуктом полимеризации винилстирена является:

А) полипропилен; Б) поливинилхлорид; В) полистирол Г) полиэтилен.

6. К синтетическим каучукам относятся:

А) полибутадиеновый; Б) полиизопреновый; В) полихлоропреновый; Г) полибутандиенстирольный.

Уровень 2

1. Сравните искусственные и синтетические полимеры.   

2. Сравните каучуки общего и специального назначения.

3. Термопластичность - ……                    

Уровень 3

1.Объясните, почему нельзя чистить подошву утюга с тефлоновым покрытием абразивным материалом. 

2.Объясните, почему нельзя использовать для хранения пищевых продуктов тару из поливинилхлорида. 

3. Напишите структурные формулы следующих веществ:

А)полиамида ; Б) полиэтилена ; В) полистирола 

Вариант І І

Уровень 1(каждый правильный ответ 

1.Какие компоненты придают пластмассам эластичность?

А) наполнители; Б) антипирены; В) красители; Г) пластификаторы.

2. Какой материал является продуктом вулканизации природного каучука?

А) полибутадиенстирольный каучук; Б) резина; В) полихлоропреновый каучук; Г) пластмасса.

3.Способность полимеров и пластмасс многократно размягчаться и отвердевать вследствие нагревания и следующего охлаждения – это:

А) терморегуляция; Б) термореактивность; В) термодеструкция; Г) термопластичость 4.Каково вещество является вулканизирующим агентом?

А) вода; Б) сера; В) углерод; Г) кислород.

5.К каучукам общего назначения относятся: А) полибутадиеновый; Б) полиизопреновый; В) полихлоропреновый; Г) полибутандиенстирольный

6.Каучуки делятся на:

А) искусственные; Б) натуральные; В) химические Г) синтетические.

Уровень 2

1.Сравните свойства натурального каучука и резины. 

2.Сравните два основных способа синтеза полимеров. 

3.Материал - ……

Уровень 3

1.Объясните, почему нельзя пользоваться посудой, если тефлоновое покрытие на ней повреждено. 

2.Объясните, почему нельзя употреблять и хранить горячие напитки и блюда в посуде, изготовленной из полистирола.  

3.Напишите структурные формулы следующих веществ:

А) полипропилена; Б) поливинилхлорида; В) тефлона. 






Литература:

1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010,

2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

3.  http://ru.wikipedia.org- энциклопедия

4. .Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.



Выберите курс повышения квалификации со скидкой 50%:

Автор
Дата добавления 12.04.2016
Раздел Химия
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров412
Номер материала ДБ-026985
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх