XIMIЯ: марта 2020

Практична робота №2

Дослідження якісного складу солей

Мета:

Хід роботи

Завдання 1. Визначити якісний склад ферум (ІІІ) хлориду.

Визначити якісний склад ферум (ІІ) сульфату.

Виконання завдання оформіть у вигляді таблиці:

Формула йона, який визначається	Формула діючого йона (в реактиві)	Спостереження
Fe³⁺	…	…
Cl^-	…	…
Fe²⁺	…	…
SO₄^2-	…	…
Рівняння реакцій (у йонно-молекулярній та молекулярній формах)

Завдання 2. Розрізніть розчини нітратів Барію та амонію.

Розрізніть розчини метасилікату й ортофосфату Натрію.

Виконання завдання оформіть у вигляді таблиці:

Формула реактиву	Спостереження	Формула солі в розчині
…	…	…
…	…	…
…	…	…
…	…	…
Рівняння реакцій (у йонно-молекулярній та молекулярній формах)

Висновок.

Завдання з дисципліни хімія для студентів 2 курсу з теми: «Практична робота№2

Дослідження якісного складу солей»

Виконайте завдання практичної роботи за відповідної формою. Для визначення реактивів до кожного з йонів використовуйте текст підручника (автори П. Попель, Л. Крикля Хімія 11 клас, 2019) на сторінках 188 – 192. Нагадую, що реактивом називається речовина, яка використовується для виявлення в розчині певних йонів. Наприклад, реактивом для проведення якісної реакції на карбонат-іон в розчині є розчин сильної кислоти (хлоридної, нітратної або сульфатної). Для визначення формули діючого йона (завдання 1) зверніть увагу на скорочене йонно-молекулярне рівняння.

У висновку зазначте реактиви на кожний з йонів, згаданих у практичній роботі. Наприклад. Реактивом на катіон Fe³⁺є … .

Завдання для контролю змістового модуля 7. Сполуки металічних елементів

1. Укажіть рівняння реакції, що є якісною реакцією на хлоридну кислоту та її солі та запишіть його в зошит: а) BaCl₂+ Na₂CO₃= BaCO₃ + 2NaCl б) NaCl + AgNO₃= AgCl + NaNO₃ в) ZnCl₂+ Na₂CO₃= ZnCO₃ + 2NaCl

2. Укажіть рівняння реакції, за допомогою якої можна одержати луг та запишіть його в зошит: а) CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaCl б) Ba + 2H₂O = Ba(OH)₂ + H₂ в) Fe(NO₃)₂ + 2KOH = Fe(OH)₂+ 2KNO₃

3. Укажіть пару солей, в якій обидві солі нерозчинні та запишіть їх формули в зошит. Чим ви користувались при виконанні цього завдання? (Інтернет-ресурси виключаємо)? а) BaCl₂, NaNO₃; б) KCl, Na₂SiO₃; в) AgCl, BaSO₄

4. Укажіть ряд, в якому наведено формули сульфатів та запишіть їх формули в зошит: а) CaSO₄, Na₂SO₄, Al₂(SO₄)₃; б) K₂S, ZnS, MgS; в) BaSO₃, K₂SO₃, CaSO₃.

5. Дано рівняння реакції: а) NaCl + KOH = KCl + NaOH б) Cu + 2 AgNO₃= Cu(NO₃)₂+ 2Ag Чи можлива кожна з цих реакцій? Поясніть свій вибір.

6. Унаслідок взаємодії солей з кислотами утворюються: а) нова сіль і нова кислота; б) основа й нова кислота; в) нова сіль і основа.

7. Унаслідок сильного нагрівання нерозчинних у воді основ утворюються: а) нова основа й вода; б) луг і вода; в) оксид і вода.

8. Гідроксиди складу Ме(ОН)₂ утворюються металічними елементами: а) Al, Fe, Cr; б) Fe, Mg, Cr ; в) K, Zn, Ag.

9. З розчином купрум (ІІ) сульфату не реагують метали: а) Mg, Zn, Fe ; б) Cr, Pb, Ni; в) Au, Pt, Ag.

10. Здійсніть перетворення: Ca → CaO → Ca(OH)₂ → Ca₃(PO₄)₂

↓

Ca(NO₃)₂

11. Складіть рівняння хімічних реакцій послідовних перетворень для одержання цинк оксиду із сульфатної кислоти.

12. Який об’єм газу (н. у.) виділиться в результаті остаточного розчинення кальцій карбонату масою 20 г у хлорид ній кислоті?

13. Яка маса купрум (ІІ) сульфату утвориться в результаті взаємодії сульфатної кислоти з надлишком лугу?

14. Двовалентний метал масою 4 г розчинили у воді. При цьому виділився водень об’ємом 2,24 л (н.у.). Визначте цей метал.

Лекція

Тема: СУЧАСНІ СИЛІКАТНІ МАТЕРІАЛИ

Силіцій посідає друге місце за розповсюдженням у літосфері. Він входить до складу багатьох гірських порід і мінералів у вигляді силікатів. Силікати – солі мета силікатної кислоти Н₂ SiO₃. Силікати – тугоплавкі й термічно стійкі речовини нерозчинні у воді, за винятком солей лужних елементів. Більшість силікатів – хімічно пасивні сполуки, лише водорозчинні солі Натрію і Калію вступають в реакції обміну з кислотами, іншими солями.

Будівельні супермаркети постійно дивують нас новими матеріалами з поліпшеними і навіть зовсім унікальними характеристиками. Від різноманіття розчинів, сумішей, утеплювачів і багатьох інших матеріалів розбігаються очі. Але є серед них матеріали, склад яких не змінювався сотні років, при цьому не втративши своєї актуальності. Ми говоримо про рідке скло.

Навіть , якщо ви не маєте відношення до будівництва, за все життя ви не раз стикалися з рідким склом, бо це всім відомий силікатний клей. Дивовижно, але цей клей був винайдений близько 200 років назад німецьким вченим Яном Непомуком фон Функом, який з’єднав силікатну кислоту з лужними силікатами. В результаті на світ з’явилась прозора тягуча суміш, яка при застиганні перетворювалась на тверду прозору речовину.

Герметичність труб водогону, гідроізоляція фундаментів, підвалів, басейнів – це царина рідкого скла. Та він не тільки протистоїть воді, але й вогню. Присутність у матеріалах рідкого скла додає їм вогнетривкості: ним обробляють деревину, штори кінотеатрів і концертних залів для запобігання виникнення пожеж, додають у розчини при будівництві печей і камінів.

Та силікати – це не тільки смарагди і топази, кварц і граніт, пісок і глина. Це і тонкий порцеляновий сервіз відомих на весь світ китайських майстрів, і фаянсова сантехніка в нашій ванній кімнаті, це українські макітри і глечики, розписані петріківкими художниками, це вишукані вироби із богемського скла.

Скло. Скло було відомо ще шість тисяч років тому. Давньоримський історик Пліній Старший, який загинув під час виверження Везувію, залишив після себе легенду. Одного разу поверталися додому по Середземному морю фінікійські торговці. Шлях був неблизький, і вони, приставши до берега, заночували. Розклали багаття, щоб поставити на вогонь котел, підклали те, що було під руками, декілька великих шматків соди, яку везли із собою з Африки. Вранці в золі побачили дивний злиток. Він був чистим і прозорим, як вода, твердим, як камінь. Так люди вперше побачили скло, вогняний камінь, народжений з піску та соди.

Що ж таке скло? Тривалий час його вважали хімічною сполукою. Зараз відомо, що це однорідна суміш силікатів Натрію та Кальцію і силіцій (ІV) оксиду. Склад цього матеріалу подають як певної сполуки: Na₂O • CaO • 6SiO₂. Сировиною для виробництва віконного скла є сода, вапняк, кварцовий пісок. Виплавлення скла відбувається за температури 1400 - 1500℃:

Na₂CO₃ + CaCO₃ + 6SiO₂ = Na₂O • CaO • 6SiO₂ + CO₂↑.

сода вапняк силіцій (ІV) оксид

Якщо соду замінити поташом (K₂CO₃), вапняк – оксидами Плюмбуму, утворюється кришталь. Якщо частково силіцій (ІV) оксид замінити на бор оксид та алюміній оксид, для цього у розплавлену масу вводять і каолін, отримаємо термостійке або йенське скло. Додаючи різні наповнювачі добувають скло різного кольору.

Кераміка. Одним із силікатних матеріалів є кераміка. Його виготовляють із глини. залежно від хімічного складу глини і технології існує декілька видів кераміки: фаянс,фарфор, майоліка, теракота

Історія появи й поширення фарфору починається в VII столітті. Тоді в Китаї було відкрито поклади «фарфорового каменю» (пе-тун-тсе) - природної сполуки польового шпату з кварцом. З маси, що складалася із суміші «фарфорового каменю» і білої глини - каоліну, китайські гончарі виготовляли речі подиву гідної краси. «Блакитний, як небо після дощу, блискучий, як люстерко, тонкий, як папір, дзвінкий, як гонг, гладенький і осяйний, як озеро сонячної днини», - вихваляли свій винахід самі китайці. Вони називали каолін кістками фарфору, а «фарфоровий камінь» - його м'ясом.

Суміш каоліну, польового шпату й кварцу й була тим «китайським секретом», який упродовж кількох століть лишався секретом для всіх шанувальників китайського фарфору. Виготовлення фарфору становило державну таємницю.

До Європи він потрапив разом з товаром, що доправлявся Великим шовковим шляхом. Безпосередньо в Європу перші зразки китайського фарфору привіз Марко Поло - венеційський мандрівник XIII століття, який прожив у Китаї сімнадцять років. Китайський фарфор завозили також купці, що супроводили на Схід учасників хрестових походів. З XVI століття заморські дивовижі постачали до Європи португальці - через порт Макао та іспанці - через Філіппінські острови, а із XVII століття - англійська Ост-Індська компанія. Росія відкрила для себе китайське диво у XV столітті - завдяки Афанасію Нікітіну, тверському купцеві й мандрівникові.

Щодо назви «фарфор». У Франції та в Італії його називали «порцеляною» - від італійського слова «порчелла» - «поросятко», яким італійці називали морські черепашки. Вони були впевнені, що саме черепашки з дна Індійського океану правили китайцям за сировину для виготовлення їхнього білосніжного посуду. Слово ж «фарфор» прийшло до нас з арабськими купцями. Очевидно, це видозмінене іранське слово «фагфур», що означає «син бога» - титул китайського імператора, який був головним замовником фарфорової продукції. В українській мові співіснують обидві назви - фарфор і порцеляна. Але, зважаючи на змістове навантаження кожного з цих іноземних слів («син бога» і «поросятко»), вважається доречнішим вживання терміна «фарфор». У самому ж Китаї фарфор називають словом «тсені», яке нібито імітує звук, що лунає, коли по ньому постукують чимось твердим.

Всюди, де з'являлися вироби з китайського фарфору, починалися гарячкові спроби розгадати походження цього матеріалу. У лабораторіях європейських алхіміків велася копітка робота: експериментатори подрібнювали коштовне каміння, змішували тальк з кременем, додавали до глини соду, крейду й перепалені кістки тварин, топили метали, варили скло, вводили в нього білу глину...

На шляху до відгадки «китайського рецепту» було відкрито італійську майоліку, голландський і англійський фаянси, венеційське молочне скло, іспано-мавританську кераміку, так званий фарфор Медичі жовтавого кольору, французький м'який фарфор, англійський кістяний фарфор Веджвуда, кам'яний товар (керамічний матеріал, близький до фарфору, але непрозорий, має щільний черепок темного кольору). Та секрет фарфору й далі лишався нерозгаданим.

Королівські двори змагалися між собою в колекціонуванні китайського фарфору. Славнозвісними були зібрання іранського шаха Аббаса І, турецького султана. Саксонський король Август II Сильний за чотири фарфорові вази віддав прусському королю Фрідріху полк драгунів, щоправда, «без мундирів, без коней і без зброї», як зазначалося в документах. А іспанська королева Ізабелла наказала оздобити фарфорову скляночку золотою оправою, яка коштувала дорожче від кількох маєтків примхливої монархині. Вельможні панночки носили фарфорове череп'я на золотих ланцюжках, у вигляді кулонів. Вироби з фарфору зберігались як найцінніші державні коштовності - у державних і церковних скарбницях.

Цемент. Цемент – це суміш солей Кальцію - силікатів 2CaO• SiO₂ (або Ca₂SiO₄), 3CaO• SiO₂ (або Ca₃SiO₅) і алюмінату 3CaO• Al₂O₃ (або Ca₃(AlO₃)₂. При додаванні води до цементу його компоненти взаємодіють із нею і суміш поступово твердне.

Цемент – в’яжучий складник бетону. Бетон готують змішуванням цементу і піску з водою. заливаючи такою сумішшю залізну арматуру, дріт рейки отримують залізобетон.

Силікати – солі силікатних кислот. Вони нерозчинні у воді (крім солей лужних металів), тугоплавкі, термічно стійкі й хімічно пасивні.

Найважливішими силікатними матеріалами є скло, кераміка, цемент. Їх використовують у будівництві, а скло і кераміку – ще й для виготовлення посуду різного призначення, художніх виробів, предметів домашнього вжитку.

Завдання з дисципліни хімія для студентів 2 курсу з теми: «Сучасні силікатні матеріали»

Опрацюйте § 29, письмово виконайте завдання 232, 233, складіть інтелект-карту з теми: Силікатні матеріали. Фото інтелект- карти і розповідь з використанням цієї карти надішліть електронним листом.

Лекція

Тема: «МІНЕРАЛЬНІ ДОБРИВА»

План

1. «Елементи родючості»

2. Рівень стандарту добрив

3. Класифікація мінеральних добрив

4. Вплив Нітрогену на ріст і розвиток рослин

5. Вплив Фосфору на ріст і розвиток рослин

6. Вплив Калію на ріст і розвиток рослин

«Елементи родючості» З кожним роком населення планети зростає, тому збільшується і потреба у доброякісних продуктах харчування. Учені всього світу працюють над збільшенням родючості ґрунту, щоб отримувати високі врожаї і таким чином забезпечити населення доброякісними продуктами харчування.

Рослинний організм за період свого розвитку бере з ґрунту велику кількість поживних речовин, завдяки чому ґрунт поступово збіднюється. Це помітили люди ще в давнину. Але тоді ніхто не міг пояснити, що необхідно рослинам для їх розвитку, хоча розуміли, що для отримання високих врожаїв землю потрібно досита «нагодувати».

Люди все робили для, щоб підвищити родючість ґрунту, але досягти певних успіхів їм так і не вдалося. Пройшло чимало часу, і на це питання було знайдено відповідь. Вона містилася в роботах німецького вченого Юстуса Лібіха, який відкрив існуючу в природі закономірність: рослини постійно поглинають із ґрунту мінеральні речовини – людина збирає з поля рослини – ґрунт збіднюється – врожаї знижуються. «Продаючи врожай із поля, селянин продає і саме поле», – говорив Лібіх. Саме він зробив найвагоміший внесок у дослідження хімічних і біохімічних процесів у ґрунті та рослинах, створення нової науки агрохімії.

Карбон, Оксиген, Гідроген, Нітроген, Фосфор і Калій називають мікроелементами. Їх у найбільшій кількості потребують рослини. Карбон надходить до рослин переважно з вуглекислим газом із повітря, Оксиген – у такий самий спосіб, а також із ґрунтовою водою (разом з Гідрогеном). Грунт є джерелом Нітрогену, Фосфору й Калію. Проте поля щорічно збіднюються на ці елементи внаслідок збирання врожаїв. Крім того, природна вода постійно вимиває з грунту розчинні сполуки Нітрогену, Фосфору і Калію. Тому для компенсації втрат цих елементів на поля вносять добрива.

Рівень стандарту добрив

Не кожну речовину , що містить поживний елемент, можна використовувати як добриво. Вона має відповідати таким вимогам:

1) Мати достатню розчинність у воді (живлення рослини відбувається завдяки всмоктуванню ґрунтового розчину корінням);

2) Бути здатною вступати в хімічні реакції з утворенням у рослині життєво необхідних сполук;

3) Бути нетоксичною, нешкідливою для живих організмів.

Чи може виконувати роль добрива азот повітря? Хоча він трохи розчиняється у воді (вимога 1) і не завдає шкоди рослинам (вимога 3), проте є хімічно інертним за звичайних умов (недотримання вимоги 2).

Добривом не може бути й нітратна кислота. Вона розчинна у воді (вимога 1) і здатна вступати в різноманітні реакції з утворенням сполук Нітрогену, зокрема органічних (вимога 2), але є сильною кислотою й згубно діє на будь-яку рослину(недотримання вимоги 3).

Речовини, які містять найважливіші елементи і здатні в ґрунтовому розчині дисоціювати на йони, використовують як мінеральні добрива.

Класифікація мінеральних добрив

Мінеральні добрива

(за хімічним складом)

Азотні

Амоній сульфат

Аміачна селітра

Карбамід(сечовина)

Аміачна вода

Фосфорні

Простий суперфосфат

Подвійний суперфосфат

Фосфоритне борошно

Преципітат

Калійні

Калій хлорид

Калій сульфат

Мінеральні добрива

( за кількістю поживних речовин)

Прості

(містять один поживний елемент)

KCl, NaNO₃, NH₄NO₃

Комплексні

(містять два або всі три поживні елементи)

KNO₃, NH₄H₂PO₄

Надлишок добрива не збільшує врожай, а накопичується в рослинах, потрапляє в питну воду і може зашкодити здоров’ю людей.

Вплив Нітрогену на ріст і розвиток рослин

Якщо рослинний організм містить недостатню кількість Нітрогену, то:

- затримується його ріст і розвиток;

- гальмується ріст і формування листків, вони стають дрібними, мають світло-зелений колір і передчасно жовтіють унаслідок зменшення вмісту хлорофілу;

- стебла рослин стають тонкими і слабо розгалужуються , погіршується рісті формування репродуктивних органів.

Для збільшення вмісту Нітрогену у ґрунті використовують азотні добрива, до яких належать крім інших селітри – нітрати лужних та лужноземельних металічних елементів та амонію. Природні запаси натрієвої селітри знайдено у пустелі Атакама в Чілі, тому ще називають чилійською.

Надлишок Нітрогену призводить до:

- надмірного розвитку вегетативної маси;

- зниження стійкості рослин до несприятливих умов, грибкових і бактеріальних хвороб;

- продовження періоду достигання;

- зменшення частки репродуктивних органів у загальній масі рослини;

- погіршення якості отриманої продукції.

Вплив Фосфору на ріст і розвиток рослин

Фосфор є необхідним для рослин:

- збільшує врожай;

- забезпечує нормальний ріст коренів;

- сприяє розвитку міцних і здорових саджанців;

- прискорює дозрівання плодів;

- бере участь у фотосинтезі, диханні рослин, в утворенні білків та жирів, в усіх процесах обміну;

- відіграє роль регулятора, стимулюючи всі явища, пов’язані з формуванням і дозрівання плодів;

- підвищує стійкість рослин до несприятливих умов.

При нестачі Фосфору:

- пригнічується ріст рослин;;

- спостерігається фіолетове забарвлення стебла і листків;

- уповільнюється дозрівання плодів.

Фосфорні добрива виготовляють із фосфоритів і апатитів. Рослини дістають Фосфор із ґрунту у вигляді йонів солей ортофосфатної кислоти. Після відмирання тварин і рослин їх залишки потрапляють у ґрунт.

7. Вплив Калію на ріст і розвиток рослин

Калій:

- бере участь у синтезі різних органічних речовин;

- впливає на нітратний обмін речовин;

- прискорює дозрівання врожаю;

- підвищує стійкість до холоду, засухи і хвороб.

Рослини, яким не вистачає Калію:

- частіше уражаються різними хворобами і шкідниками;

- у них може спостерігатися бронзове забарвлення листків;

- погано засвоюють вуглекислий газ, отже, погано утворюють і нові молекули вуглеводнів.

Для забезпечення сприятливих умов мінерального живлення необхідно вносити мінеральні добрива у відповідній кількості і у сприятливі строки. Так розчинні добрива (азотні, калійні і частково фосфорні) вносять навесні, а малорозчинні – восени. Норми внесення добрив залежать від рослини, ґрунту, інших чинників.

Отже, добрива – речовини, які вносять в ґрунт для покращення розвитку рослин із дотриманням певних норм.

Завдання з дисципліни хімія для студентів 2 курсу з теми «Мінеральні добрива»

1. Опрацюйте §30

2. Напишіть формули та хімічні назви добрив, використаних в таблиці «Класифікація мінеральних добрив»

3. Напишіть рівняння реакцій амоніаку з кислотою, продуктами яких є складники амофосу – амоній гідрогенортофосфат і амоній дигідрогенортофосфат.

4. В якому добриві – аміачній селітрі чи сечовині – масова частка Нітрогену більша і у скільки разів?

5. Допоможи городникам: у капусти, починаючи з нижнього ярусу, забарвлення листків змінюється від зеленого до жовто-зеленого і переходить до рожево-пурпурного.

У цибулі кінці старих листків стають сірувато-жовтими і в’януть. У моркви листки закручуються, їх краї буріють, зелене забарвлення поступово змінюється на сірувате, а потім і на бронзове.

Які добрива запропонуєте внести? Поясніть свій вибір.

Лекція

ПОНЯТТЯ ПРО КИСЛОТНІ І ЛУЖНІ ҐРУНТИ

Ґрунт – верхній родючий шар земної поверхні. Його товщина може становити від 15 – 20 см до 2 м і більше. Це органо-мінеральний продукт діяльності живих організмів за участю повітря, води, теплової енергії та сонячного світла. Ґрунти є сумішшю твердих речовин, рідин(розчинів) і газів.

Глина, пісок, вапняк, деякі інші неорганічні сполуки становлять мінеральну основу ґрунтів. Головним органічним компонентом ґрунту є гумус – суміш багатьох органічних речовин (зокрема, гумінових кислот), що утворилися при розкладанні рослинних і тваринних залишків за участю мікроорганізмів.

Ґрунтові розчини можуть мати різні значення водневого показника рН.

Класифікація ґрунтів за кислотністю

Ґрунт	Значення рН
Сильнокислий	< 5,4
Кислий	5,4 – 5,7
Слабкокислий	5,8 – 6,2
Нейтральний	6,3 – 7,3
Лужний	>7,3

Кислотність ґрунту можна оцінити, провівши простий експеримент. До 1 – 2 г ґрунту додають 5 - 10 мл води, суміш перемішують протягом кількох хвилин і відділяють розчин від твердих речовин фільтруванням. Після цього розчин випробовують універсальним індикаторним папірцем і порівнюють його забарвлення зі шкалою рН на упаковці індикатора.

Кислотність ґрунту дуже важлива для рослин. Одні рослини краще розвиваються на кислих ґрунтах, інші – на нейтральних або лужних. Це враховують агрономи, плануючи вирощування різних сільськогосподарських культур. Кислотні ґрунти – дерново-підзолисті і болотні ; лужні ґрунти – каштанові, сіроземи і солонці; нейтральні – деякі типи чорноземів.

Кисла реакція ґрунту негативно впливає на засвоєння рослинами Нітрогену, Фосфору, Кальцію, Магнію і сприяє надходженню в них Алюмінію, Мангану. У рослинах, які ростуть на кислих ґрунтах, затримується перетворення моносахаридів у дисахариди та інші складні сполуки та порушуються процеси утворення білків і обміну речовин.

Рослини – індикатори кислотних ґрунтів: подорожник, хвощ, жовтець повзучий, щавель кінський.

Рослини, що ростуть на кислотних ґрунтах: малина, ожина, аґрус, смородина, чорниця, лохина, троянда, півонія, папороть, хризантема, томати, морква, картопля.

Для того, щоб позбутися надлишкової кислотності ґрунтів, у них вносять вапняк (природний кальцій карбонат) або гашене вапно (кальцій гідроксид). Ці сполуки нейтралізують кислоти, що містяться в ґрунті; продуктами відповідних реакцій є солі. На присадибних ділянках з цією метою використовують рослинний попіл (він містить калій карбонат). З цією метою можна використовувати відходи виробництва цукру - дефекат - , який містить кальцій карбонат та попіл.

Для зниження надлишкової лужності ґрунтів проводять їх гіпсування.

Рослини – індикатори лужних ґрунтів: люцерна посівна, льняна, деревій, полин, фіалка польова.

Рослини, що ростуть на лужних ґрунтах: горобина, груша, черешня, персик, часник, шпинат, квасоля, горох, кукурудза, ряст, лаванда, гіацинт, ірис, календула.

Завдання з дисципліни хімії для студентів 2 курсу з теми

ПОНЯТТЯ ПРО КИСЛОТНІ І ЛУЖНІ ҐРУНТИ

Опрацюйте матеріал лекції, складіть конспект

Виконайте завдання «Допоможіть господині»

1. Шпинат росте на слабо лужних ґрунтах. Що необхідно зробити для вирощування шпинату, якщо рН ґрунту 4,5?

2. У господині виникло бажання вирощувати лохину та чорницю. Але вона не знає, який ґрунт у неї на ділянці. Допоможіть визначити тип ґрунту, якщо на обійсті можна зустріти подорожник та хвощ? Як перевірити тип ґрунту? Чи зможе господиня вирощувати бажані культури?

Виконайте графічне завдання, умови див. на сторінках блога в окремій папці.

Виконайте лабораторну роботу №11 Виявлення у розчині силікат-іонів

та лабораторну роботу №12 Виявлення у розчині ортофосфат-іонів. Умови виконання роботи див. в папці «Лабораторні роботи».

Лекція

ГЕНЕТИЧНІ ЗВ’ЯЗКИ МІЖ КЛАСАМИ НЕОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН

1. Класифікація неорганічних речовин

Ви вже знаєте, що всі неорганічні речовини поділяються на прості та складні. Прості речовини складаються з одного елемента. Мідь утворюється з атомів Купруму, залізо – з атомів Феруму, молекули сірки утворені атомами Сульфуру, молекули кисню – атомами Оксигену. Складні речовини або сполуки складаються із структурних частинок декількох елементів. Прості речовини в свою чергу поділяються на метали та неметали. Складні речовини утворюють чотири класи неорганічних сполук: оксиди, основи, кислоти, солі.

Оксиди – сполуки, які складаються з двох елементів, одним з яких є Оксиген у ступені окиснення – 2. Оксиди поділяються на основні, амфотерні, кислотні. Основні оксиди – оксиди, яким відповідають основи.

Li₂O – літій оксид, MgO – магній оксид, CаO – кальцій оксид, CuO – купрум (ІІ) оксид, FeO – ферум (ІІ) оксид.

Амфотерні оксиди – оксиди, яким відповідають амфотерні гідроксиди.

ZnO – цинк оксид, Al₂O₃ – алюміній оксид, Fe₂O₃ – ферум (ІІІ) оксид.

Кислотні оксиди – оксиди, яким відповідають кислоти.

SO₃ – сульфур (VI) оксид, СО₂ – карбон (ІV) оксид, Р₂О₅ – фосфор (V) оксид.

Основи – сполуки, які складаються з катіонів металічних елементів та гідроксид аніонів (ОН^-). Розчинні основи називаються луги.

Луги: LiOH – літій гідроксид, КОН – калій гідроксид, Ba(OH)₂ – барій гідроксид.

Малорозчинні та нерозчинні основи: Mg(OН)₂ – магній гідроксид, Fe(OН)₂ – ферум (ІІ) гідроксид, Cu(OН)₂ – купрум (ІІ) гідроксид.

Кислоти – сполуки, які складаються з атомів Гідрогену, здатного заміщуватися на катіон металічного елемента, та кислотного залишку.

HCl – хлоридна кислота, Н₂S – сульфідна кислота, HNO₃– нітратна кислота, H₂SO₄ – сульфатна кислота, Н₂СО₃ – карбонатна кислота.

Солі – сполуки, які складаються з катіонів металічних елементів (або катіонів амонію NH₄⁺) та кислотних залишків. Солі поділяються на середні, кислі, основні.

Середні солі містять катіони металічних елементів і кислотні залишки.

KCl – калій хлорид, NaCl – натрій хлорид, Na₂СО₃ – натрій карбонат, MgSO₄ – магній сульфат, Cu(NO₃)₂ – купрум (ІІ) нітрат.

Кислі солі містять гідрогеновмісні аніони.

NaНСО₃ – натрій гідрогенкарбонат, КHSO₄ – калій гідрогенсульфат, К₂ HРO₄ – калій гідрогенортофосфат, КH₂РO₄ – калій дигідрогенортофосфат.

Основні солі містять гідроксовмісні катіони.

Mg(OН) Cl – гідроксомагній хлорид, Fe(OH)₂ NO₃ – дигідроксоферум (ІІІ) нітрат.

Між речовинами різних класів існують зв’язки, які ґрунтуються на їх походженні та хімічних властивостях. Ці зв’язки називаються генетичними.

2. Зв’язки між речовинами, зумовлені їх походженням

Від металічних елементів походять метали, основні та амфотерні оксиди. В оксидах, основах, більшості солей металічні елементи наявні у формі катіонів.

Зв’язки між речовинами, що походять від металічних елементів

Основні оксиди → Основи

Металічні => Метали Солі

елементи Амфотерні → Амфотерні

оксиди гідроксиди

Неметалічні елементи утворюють неметали, кислотні оксиди (винятки – несолетворні оксиди). Від цих оксидів походять оксигеновмісні кислоти. Їхні солі містять аніони, в яких є атоми кислотворних елементів.

Зв’язки між речовинами, що походять від неметалічних елементів

Неметалічні => Неметали → Кислотні → Кислоти → Солі

елементи оксиди

Обидві схеми можна доповнити такими відомостями. Частина солей, що є бінарними сполуками, походить від двох елементів – металічного і неметалічного, розміщеного в VІ-й групі (крім Оксигену) або VІІ-й групі періодичної системи. Це солі безоксигенових кислот; вони складаються з катіонів металічних елементів і простих аніонів неметалічних елементів.

3. Зв’язки між речовинами, зумовлені їх хімічними властивостями

Метали і неметали за окремими винятками реагують з киснем з утворенням оксидів: 2 Mg + О₂ = 2 MgO; S + О₂ = SО₂ .

Лужні та лужноземельні метали взаємодіють з водою, а більшість металів – з кислотами з кислотами і солями. Можливості реакцій і особливості їх перебігу передбачають за розміщенням металів у ряді активності. Приклади відповідних хімічних перетворень:

2К + 2Н₂О = 2КОН + Н₂ ;

Cu + 4HNO₃ (конц.) = Cu(NO₃)₂ +2NO₂ +2Н₂О;

Fe + 2HCl = FeCl₂ + Н₂ ;

Fe + CuSO₄ = Fe SO₄ + Cu .

Найактивніші неметали взаємодіють з водою, лугами, деякими солями:

Cl₂ + Н₂О ↔ HCl + HClО;

Cl₂ + 2NаОН = NаCl + NаClО + Н₂О;

Cl₂ + 2NаВr = 2NаCl + Вr₂ .

Вам відомо,що реакції, в яких беруть участь прості речовини, є окисно-відновними.

Оксиди лужних і лужноземельних елементів взаємодіють з водою; продукти цих реакцій – розчинні основи (луги) або малорозчинні основи. Майже всі кислотні оксиди реагують з водою з утворенням оксигеновмісних кислот. Як бачимо, оксиди та продукти їх реакцій з водою мають один і той самий хімічний характер – основний або кислотний:

CаO + Н₂О = Cа(OН)₂;

основний оксид основа

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃ .

кислотний оксид кислота

Можна здійснити й протилежні перетворення – при нагріванні з нерозчинної основи добути основний оксид, а з оксигеновмісної кислоти – а з оксигеновмісної кислоти – кислотний оксид (карбонатна і сульфітна кислоти розкладаються вже за звичайних умов). Амфотерні гідроксиди зазнають розкладу з утворенням амфотерних оксидів і води.

ₜ

Cu(ОН)₂ = CuО + Н₂О;

основа основний оксид

H₂SO₃= SO₂+ Н₂О;

кислота кислотний оксид

ₜ

2Аl(ОН)₃ = Аl₂О₃ + 3Н₂О

амфотерний гідроксид амфотерний оксид

Існує багато хімічних перетворень між реагентами з різним хімічним характером. Під час цих реакцій утворюються солі. Основні оксиди та основи взаємодіють з кислотними оксидами і кислотами. Амфотерні оксиди і амфотерні гідроксиди реагують зі сполуками кислотного та основного характеру:

Zn(OH)₂+ 2HCl = ZnCl₂ + 2 Н₂О;

ₜ

Zn(OH)₂+ 2КОН = K₂ZnO₂ + 2 Н₂О↑ .

Нагадуємо, що дві сполуки однакового хімічного характеру – основного, кислотного чи амфотерного – не взаємодіють між собою.

Солі не виявляють ні основних, ні кислотних властивостей. Під час взаємодії солі з лугом або кислотою, крім нової солі утворюється нова основа чи кислота, а продуктами реакції між двома солями є дві інші солі:

CuCl₂ + 2КОН = Cu(ОН)₂ ↓ + 2КCl ;

сіль луга основа сіль

Li₂S + Pb(NO₃)₂ = PbS↓ + 2LiNO₃ .

сіль сіль сіль сіль

Деякі середні солі, розчиняючись у воді, зазнають гідролізу й перетворюються на кислі або основні солі:

K₂S + Н₂О ↔ KНS + КОН;

ZnCl₂ + Н₂О ↔ Zn(OH)Cl + HCl .

Додаванням до кислої солі лугу або до основної солі кислоти можна добути середню сіль:

Na₂HPO₄ + NaOH = Na₃PO₄ + Н₂О ;

Cu(OH)NO₃ + HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + Н₂О .

Багато солей зазнають термічного розкладу:

ₜ

2Pb(NO₃)₂ → 2PbО + 4NO₂↑ + O₂↑ ;

ₜ

MgСO₃ → MgO + СО₂↑.

Відомо багато взаємоперетворень сполук елемента, які належать одному класу. Приклади таких реакцій:

- перетворення оксиду на інший

2СО + О₂ = 2СО₂ ;

- перетворення гідроксиду на інший

4Fe(OH)₂ + О₂ +2Н₂О = 4Fe(OH)₃ ;

- перетворення оксигеновмісної кислоти на іншу

2H₂SO₃ + О₂ = 2H₂SO₄ ;

- перетворення середньої солі на іншу

ₜ

2КNO₃ = 2КNO₂ + O₂↑ .

Висновки

Генетичними зв’язками між речовинами називають зв’язки, які ґрунтуються на походженні речовин та їх хімічних властивостях.

Від металічних елементів походять метали, основні та амфотерні оксиди, основи та амфотерні гідроксиди, а від неметалічних елементів – неметали, кислотні оксиди, кислоти. Солі є похідними елементів обох типів – металічних і неметалічних.

Прості речовини реагують з киснем, метали залежно від їх активності – ще й із водою, кислотами, солями. Активні неметали взаємодіють з водою, лугами, деякими солями.

Реакції між неорганічними сполуками можуть відбуватися зі зміною їх хімічного характеру або без зміни.

Завдання з дисципліни хімії для студентів 2 курсу з теми

ГЕНЕТИЧНІ ЗВ’ЯЗКИ МІЖ КЛАСАМИ НЕОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН

Опрацювати матеріал лекції, скласти конспект, виконати наступні завдання:

1. Знайти відповідність :

Формула оксиду Тип оксиду

1) І₂О₅;а) основний оксид;

2) Аg₂O; б) амфотерний оксид;

3) Сl₂O; в) кислотний оксид.

4) РbO;

5) FeO.

2. Складіть рівняння усіх можливих реакцій між двома оксидами, використавши такий перелік сполук: ZnO, MgO, P₂O₅, SO₃, Li₂O.

3. За яких умов відбувається реакція між натрій хлоридом і сульфатною кислотою? Дайте обґрунтування й запишіть відповідне хімічне рівняння.

4. Нітратна кислота взаємодіє з барій карбонатом, але не реагує з барій хлоридом і барій сульфатом. Поясніть ці факти і напишіть хімічне рівняння в молекулярній і йонно-молекулярній формах.

5. Солі Ag₂S і NaNO₃ не вступають в реакції обміну з іншими солями. Наведіть відповідні пояснення.

6. Напишіть рівняння реакцій для здійснення таких перетворень:

Р → Р₂О₅ → Н₃РО₄ → Na₃РО₄ → NaН₂РО₄ → → Na₂НРО₄ .

7. Унаслідок взаємодії 10,7 г амоній хлориду з достатньою кількістю концентрованого розчину лугу добули 4,03 л амоніаку (н.у.)обчисліть відносний вихід цього продукту реакції.

Практична робота № 3

Генетичні зв'язки між неорганічними речовинами

Мета: закріпити та перевірити на практиці вміння здійснювати перетворення неорганічних речовин;добувати речовини з вихідних кількома способами; планувати і проводити досліди згідно заданим схемам.

Матеріали та обладнання: розбавлена сульфатна кислота, розчини натрій гідроксиду, натрій карбонату, натрій гідроген карбонату, алюміній хлориду, барій хлориду, амоніаку, , дистильована вода, штатив з пробірками, керамічна підставка, сухе пальне, пробіркотримач.

Техніка безпеки: робота з кислотами, лугами, нагрівальними приладами.

Хід роботи

Завдання 1. Доберіть реактиви і здійсніть хімічні перетворення сполук Карбону згідно зі схемою

NaHCO3 → Na2CO3 → BaCO3 → CO2.

Завдання 2.Добудьте алюміній гідроксид із алюміній хлориду (кількома способами).

Продумайте послідовність проведення експерименту і складіть його план.

Ваші дії, спостереження, рівняння реакцій в молекулярній та йонно-молекулярній формах, висновки запишіть у звіті.

Лекція

РОЛЬ ХІМІЇ У РОЗВИТКУ НОВИХ НАПРЯМІВ ТЕХНОЛОГІЙ, СТВОРЕННІ НОВИХ МАТЕРІАЛІВ, РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ПРОДОВОЛЬЧОЇ, СИРОВИННОЇ, ЕНЕРГЕТИЧНОЇ, ЕКОЛОГІЧНОЇ ПРОБЛЕМ

1. Хімія і нові напрями технологій

Основу багатьох технологічних процесів становлять хімічні реакції. Їх здійснюють у металургії, виробництві скла, мінеральних добрив, полімерів, цементу, вапна, соди, інших неорганічних і органічних сполук. Останнім часом у різні сфери виробництва впроваджують технології, що істотно відрізняються від традиційних.

Залізо – метал, який використовується в найбільших обсягах. У чорній металургії зазвичай здійснюють два процеси. Спочатку із руди добувають чавун, а потім із чавуну вилучають більшість домішок (за допомогою хімічних реакцій) і переплавляють його на сталь. Ці процеси відбуваються за дуже високих температур, спричиняють істотне забруднення довкілля. Останнім часом у розвинутих країнах успішно впроваджується одно стадійний процес добування заліза із руди. Віін ґрунтується на взаємодії оксидів Феруму з воднем або сумішшю водню і карбон (ІІ) оксиду. Температура, за якої відбуваються відповідні реакції, на кілька сотен градусів нижча, ніж при виробництві чавуну і кількість відходів незначна. Продукт цього виробництва – губчасте залізо, яке переплавляють або використовують для виготовлення різних сплавів, зокрема сталі.

Fe₂O₃ + 2H₂ + CO = 2Fe + 2H₂O + CO₂

Поширюється впровадження біотехнологій – процесів перетворення речовин на інші за участю мікроорганізмів або продуктів їх життєдіяльності. Такі технології застосовують для добування біогазу (горючої газової суміші) із рослинних решток, відходів птахівництва і тваринництва, при виробництві деяких медичних препаратів. У природоохоронній галузі використовують здатність певних бактерій розкладати нафту, нафтопродукти й токсичні речовини в стічних водах.

2. Хімія і створення нових матеріалів

У ХХ сторіччі традиційні матеріали вже не могли забезпечувати прогресивний розвиток людства. Науковці винайшли штучні полімери, багато з яких стали основою пластмас. Ці матеріали легкі, міцні, хімічно стійкі, легко піддаються механічній обробці. Пластмаси дедалі частіше використовують у будівництві, техніці на транспорті, замість скла,кераміки і навіть металів. Синтетичні волокна виявили кращими за багатьма властивостями, ніж природні; їх використовують у різних сферах.

Для використання в сучасній техніці, комп’ютерах, космічних апаратах, засобах зв’язку і запису інформації вчені пропонують нові матеріали з необхідними електричними, магнітними, оптичними властивостями, високою термо- і морозостійкістю. Добуто речовини, що перетворюють механічну або світлову енергію на електричну. У техніці й медицині застосовують оптичні волокна, які дають змогу здійснювати швидкісне передання інформації, вимірювати фізичні параметри в різних середовищах, проводити діагностику організму людини.

В останні десятиліття вчені відкрили особливі властивості твердих речовин, розміри часточок яких вимірюються нанометрами. Матеріали, що складаються з таких часточок, називають наноматеріалами. Деякі з них є дуже міцними й водночас легкими і гнучкими. Вони слугують основою тонких моніторів для комп’ютерів мініатюрних електронних пристроїв, фільтрів для очищення води і повітря від найдрібніших твердих домішок. Для надання наноматеріалу потрібних властивостей учені визначають оптимальні розміри частинок та їх розміщення в речовині. Прикладом використання таких речовин у медицині слугує водна суспензія наночастинок срібла, що виявляє антимікробну дію.

В електромережах використовують метали або їхні сплави. Оскільки вони мають певний електричний опір, частина електричної енергії втрачається. У минулому столітті було виявлено речовини, яким притаманна надпровідність (відсутність електричного опору) за температур нижче – 250℃. Протягом останніх десятиліть удалося добути неорганічні сполуки, які мають таку властивість уже при – 140℃. Якщо буде відкрито речовини, надпровідні за звичайних умов, то за їх використання високовольтні електромережі працюватимуть практично без втрат.

3. Хімія в розв’язанні продовольчої проблеми

Сучасне сільське господарство потребує надійної наукової основи. Агрохіміки проводять дослідження складу ґрунтів, визначають їх кислотність, вміст макро- та мікроелементів, деяких органічних речовин. На підставі отриманих результатів надаються рекомендації щодо вирощування різних культур на тих чи інших полях, визначаються кількості й терміни внесення добрив кожного виду.

Розв’язувати продовольчу проблему допомагають хімічні засоби захисту рослин (пестициди, фунгіциди), стимулятори росту.

4. Хімія в розв’язанні сировинної проблеми

У різних виробництвах застосовують речовини, на які багата природа, - воду, повітря та його компоненти, гірські породи, руди, мінерали, нафту, природний газ, вугілля, целюлозу тощо. Більшість природних ресурсів обмежена. Тому їх потрібно переробляти з найбільшим виходом корисних речовин і мінімальною кількістю відходів, запроваджувати оптимальні режими здійснення реакцій. Переробка промислових відходів має бути обов’язковою, комплексною і максимально повною, із широким залученням хімічних реакцій, насамперед для знешкодження токсичних речовин. Відходи, які використовують чи переробляють, називають вторинними ресурсами. Показовими є такі цифри: новий автомобіль містить у середньому 40% регенерованих матеріалів, літак – 60% регенерованого алюмінію, а золота прикраса – 90% регенерованого золота.

5. Хімія в розв’язанні енергетичної проблеми

Характерною ознакою прогресу людства є розвиток атомної енергетики. Добувати уран із руди, виробляти паливо для ядерних реакторів, переробляти, переробляти радіоактивні відходи допомагає наука хімія

У промисловості, техніці, транспортних засобах, повсякденному житті широко застосовують акумулятори, гальванічні та паливні елементи. Їх роботу забезпечують окисно-відновні реакції. Учені розробляють ефективні хімічні джерела струму, які не містять сполук Плюмбуму, Кадмію, інших токсичних речовин.

Сонячні промені – невичерпне джерело енергії. Використовувати їх допомагають сполуки, які перетворюють енергію світла на електричну. Науковці ведуть постійний пошук таких речовин, розробляють методи їх добування.

6. Хімічне забруднення довкілля

До середини ІХХ сторіччя у навколишнє середовище потрапляла невелика кількість техногенних забруднень. Природа як гігантська хімічна лабораторія, встигала розкладати шкідливі речовини і відновлювала екологічну рівновагу. Пізніше негативний вплив людини на довкілля став швидко зростати. Збільшувалось забруднення повітря, гідросфери, поверхні Землі, зникло багато видів рослин і тварин. Нині вчені вважають, що прийшов час «лікувати» нашу планету. Вони закликають споживацьке ставлення до її ресурсів, берегти природу, її багатства для наступних поколінь.

Екологічні проблеми, пов’язані з викидами в довкілля шкідливих речовин промисловими підприємствами, автотранспортом, теплоелектростанціями обговорювались неодноразово.

Смог і кислотні дощі зумовлені підвищеним вмістом газів СО, SO₂, NO, NO₂ в повітрі над промисловими регіонами і мегаполісами. Руйнування озонового шару і його негативні наслідки теж є причиною забруднення атмосфери.

В Україні щороку в атмосферу потрапляє 6 – 7 млн т шкідливих речовин. Міста, найбільш забруднені техногенними викидами, розташовані переважно в Донецькій, Луганській і Дніпропетровській областях. Екологічну ситуацію в Маріуполі та Кривому Розі вважають вкрай незадовільною. Дуже забруднюють довкілля теплоенергетичні підприємства і металургійні заводи, а у великих містах – автотранспорт (у Києві на нього припадає приблизно 90% усіх забруднень). Від промислових стоків найбільше потерпають річки Дніпро і Сіверський Донець.

В атмосферу потрапляють продукти неповного згоряння пального в автомобільних двигунах, газові викиди хімічних підприємств. Концентрації в повітрі вуглеводнів, фенолу, формальдегіду, аніліну, інших шкідливих неорганічних і органічних сполук над промисловими центрами нерідко перевищують дозволені законодавством у 10 і більше разів. Фреони ССl₃F, CHClF_2, C₂Cl₂F₄ та інші, які виділяють із несправної холодільної техніки, аерозольних упаковок, руйнують озоновий шар.

Істотного забруднення зазнає й гідросфера. Морська фауна, жителі приморських районів потерпають від катастроф танкерів, які перевозять нафту і нафтопродукти, аварії на нафтових платформах. Щороку у Світовий океан виливається в середньому 10 млн т нафти. Кожна тонна її розтікається на поверхні площею понад 12 км² і створює плівку, яка ізолює воду від атмосфери і порушує екологічну рівновагу. Річки забруднюються стічними водами нафтопереробних заводів, підприємств органічного синтезу, які виробляють галогенопохідні вуглеводнів, органічні кислоти, альдегіди, фенол та його похідні, ароматичні сполуки, барвники. На окиснення органічних речовин, що потрапили у воду витрачається розчинений у ній кисень. Від його нестачі гине риба. Останнім часом різко зростають масштаби засмічення природних водойм відходами полімерних матеріалів і пластмас, зокрема використаними пластиковими пляшками , поліетиленовими пакетами. Негативно впливають на мешканців річок і озер залишки синтетичних мийних засобів. Земна поверхня забруднюється використаними полімерними матеріалами та виробами з них, залишками мінеральних добрив, засобів захисту рослин від хвороб і шкідників, будівельних матеріалів, побутовим сміттям.

7. Хімія й охорона довкілля

Хіміки не залишаються осторонь проблем, пов’язаних із забрудненням довкілля, що постійно зростає. Вони розробляють ефективні методи очищення промислових газів і рідких стоків підприємств, переробки твердих відходів. Більшість цих методів передбачає здійснення хімічних реакцій із перетворенням шкідливих речовин на безпечні для живої природи. Якщо речовина-забрудник, що міститься у стічній воді підприємства має кислотні властивості, то її звичайно нейтралізують вапном або вапняком(крейдою). У лужні стоки додають розчин сульфатної кислоти. Дуже ефективним і економічно вигідним є знешкодження кислих і лужних промислових стоків шляхом їх змішування. У цьому разі хімічні реагенти не потрібні. Іноді для очищенні води після її використання в промисловості здійснюють реакції обміну з утворенням нерозчинних сполук токсичних елементів. Які відокремлюють фільтруванням. Домішки речовин-окисників видаляють за допомогою таких відновників, як сульфур (ІV) оксид, ферум (ІІ) сульфат, а ревовини-відновники окислюють киснем повітря, озоном, іншими речовинами.

У наш час хіміки розробляють матеріали, які не завдають шкоди природі. Деякі матеріали довговічні, стійкі щодо речовин довкілля, а інші поступово розкладаються з утворенням безпечних речовин. Учені також беруть участь у розв’язанні завдань, пов’язаних із переробкою та використанням різних відходів. Екологічні проблеми виникають не лише через інтенсивний розвиток промисловості, транспортної сфери, енергетики, а й через нестачу екологічних знань у людей, які проектують підприємства, дозволяють їх будувати, керують ними.

Сучасна хімічна наука і хімічна технологія покликані створити таку індустрію, яка б ґрунтувалася на ефективних виробничих процесах, безпечних для людини і довкілля. Хіміки разом з іншими спеціалістами мають зробити вагомий внесок в оздоровлення природи, зупинити негативний вплив цивілізації на неї.

Людство виходить на шлях стійкого розвитку серед стратегічних завдань кожної держави на цьому шляху –

• раціональне використання природних ресурсів;

• комплексна переробка сировини;

• впровадженню енергозберігальних технологій, використання нетрадиційних джерел енергії;

• зменшення викидів парникових газів;

• збереження родючості ґрунтів і охорона природних водойм від забруднень;

• ефективна переробка відходів виробництва і споживання.

Завдання з дисципліни хімії для студентів 2 курсу з теми

Скласти конспект за матеріалами лекції.

За матеріалами з Інтернету з’ясуйте склад біогазу. Які його компоненти є горючими речовинами? Напишіть рівняння реакцій горіння цих речовин.

Метод переробки відходів гіпсу СаSO₄ • Н₂Ополягає у пропусканні двох об’ємів суміші амоніаку і одного об’єму вуглекислого газу в суспензію гіпсу у воді. Які маси амоній сульфату і кальцій карбонату утворяться із 1 тони відходів гіпсу, якщо масова частка гіпсу в них становить 43%, а відносний вихід продуктів реакції – 90%?

Лекція

1. Хімія і нові напрями технологій

Fe₂O₃ + 2H₂ + CO = 2Fe + 2H₂O + CO₂

2. Хімія і створення нових матеріалів

3. Хімія в розв’язанні продовольчої проблеми

4. Хімія в розв’язанні сировинної проблеми

5. Хімія в розв’язанні енергетичної проблеми

6. Хімічне забруднення довкілля

7. Хімія й охорона довкілля

Людство виходить на шлях стійкого розвитку серед стратегічних завдань кожної держави на цьому шляху –

• раціональне використання природних ресурсів;

• комплексна переробка сировини;

• впровадженню енергозберігальних технологій, використання нетрадиційних джерел енергії;

• зменшення викидів парникових газів;

• збереження родючості ґрунтів і охорона природних водойм від забруднень;

• ефективна переробка відходів виробництва і споживання.

Завдання з дисципліни хімії для студентів 2 курсу з теми

Скласти конспект за матеріалами лекції.

Лекція

«ЗЕЛЕНА ХІМІЯ», СУЧАСНІ ЗАВДАННЯ ПЕРЕД ХІМІЧНОЮ НАУКОЮ ТА ХІМІЧНОЮ ТЕХНОЛОГІЄЮ. ХІМІЯ І ПРОГРЕС ЛЮДСТВА

Хімія – одна із фундаментальних наук. Її досягнення значною мірою забезпечують прогресивний розвиток людства. Але часом можна почути негативну оцінку хімії. Вона зумовлена тим, що численні хімічні виробництва, багато речовин і матеріалів, які випускає промисловість, завдають шкоди довкіллю, здоров’ю людини. Нинішні прогнози щодо майбутнього стану природи є песимістичними.

В останні десятиліття учені докладають чималих зусиль, щоб змінити ситуацію, яка склалася. Поступово формується галузь хімії, яку називають «зеленою» хімією, тобто дружньою щодо довкілля. Можливий синонім цієї назви – «екологічно чиста хімія».

Корисною «зелена» хімія є у розробці хімічних речовин і процесів, що забезпечать життєво необхідні людству функції без шкоди довкіллю, мінімізуючи соціальні та екологічні витрати.

У 1998 році Пол Анастас і Джон Уорнер у своїй книжці «Зелена хімія: теорія і практика» сформулювали дванадцять принципів «зеленої» хімії.

12 принципів «зеленої» хімії

1. Краще запобігти втратам, ніж переробляти й очищати від залишків.

2. Методи синтезу потрібно обирати такі, щоб всі матеріали, використані у цьому процесі, були максимально переведені у кінцевий продукт.

3. Методи синтезу потрібно обирати такі, щоб використовувані і синтезовані речовини були якомога менш шкідливими для людини і навколишнього середовища.

4. Під час створення нових продуктів хімічної промисловості потрібно намагатися зберігати ефективність роботи, що була досягнута раніше, при цьому токсичність повинна зменшуватися.

5. Допоміжні речовини, такі як розчинники або витісню вальні агенти, під час виробництва краще не використовувати зовсім, але якщо це неможливо, то їх використання повинно бути нешкідливим.

6. Обов’язково потрібно врахувати енергетичні втрати та їх вплив на навколишнє середовище і вартість продукту. Синтез, якщо можливо, потрібно проводити за температури й атмосферного тиску, що близька до температури навколишнього середовища.

7. Вихідні й необхідні матеріали повинні бути поновлюваними у всіх випадках, коли це технічно й економічно вигідно.

8. Потрібно уникати отримання проміжних продуктів(блокувальних груп, приєднання та зняття захисту тощо) де це можливо.

9. Завжди потрібно надавати перевагу каталітичним процесам (за можливості найбільш селективним).

10. Хімічний продукт повинен бути таким, щоб після його використання він не залишався в навколишньому середовищі, а розкладався на безпечні продукти.

11. Потрібно розвивати аналітичні методики, щоб можна було стежити в реальному часі за утворенням небезпечних продуктів.

12. Необхідно обирати такі речовини й їх форми, щоб ризик хімічної небезпеки, зокрема просочування, вибух і пожежа були мінімальними.

Головні завдання, які постають перед «зеленою» хімією.

1. Створення нових хімічних технологій, а також удосконалення існуючих. Основна мета – максимальне використання сировини, вихідних речовин і зменшення до мінімуму кількості відходів.

Екологічність технології іноді оцінюють за відношенням маси кінцевого продукту до маси відходів. Якщо для пластмаси цей показних може становити, наприклад, 1:5, то для деяких фармацевтичних препаратів – 1:500. Ідеал – безвідходне виробництво з повним використанням сировини.

Важливим для сучасної технології є вибір найбільш безпечного процесу, а також безпечних способів виділення й очищення цільового хімічного продукту. Для багатостадійних процесів бажане скорочення кількості стадій, що сприятиме зменшенню кількості відходів і збільшенню виходу цільових продуктів.

Зростає актуальність досліджень каталітичних реакцій. Застосування каталізаторів дає змогу заощадити реагенти і знизити енерговитрати. Важливими заходами є зміна токсичних каталізаторів нетоксичними, а також розширення сфери використання каталізаторів білкової природи – ферментів.

У хімічній технології дедалі більше залучають рослинну сировину. Зростає виробництво біогазу із рослинних решток і відходів тваринництва і птахівництва, полімерів із деяких рослин. Значну кількість етену добувають у Бразилії з етанолу, виробленого із цукрової тростини.

2. Удосконалення процесів утилізації відходів виробництва та споживання, використання їх як вторинної сировини.

Першочергове завдання – переробка полімерних відходів, яких накопичується дедалі більше.

3. Пошук нешкідливих речовин, які б замінили шкідливі в багатьох виробництва.

Токсичні речовини потребують особливих заходів про їх зберігання, використанні, а залишки необхідно утилізувати або направляти на переробку. Значну увагу вчені приділяють розробленню технологій без використання органічних розчинників, оскільки майже всі ці речовини негативно впливають на здоров’я людини.

4. Винайдення полімерів, які можуть розкладатися в природних умовах.

Переважна кількість пластмасових виробів, які можуть розкладатися в природних умовах.

Переважна кількість пластмасових виробів не призначена для довготривалого використання. Їх відходи, маса яких стрімко зростає, не розкладаються в довкіллі й за 100 років. Нажаль, переробка охоплює лише незначну частину таких відходів.

Розширюються дослідження нових полімерів(поліпептидних, поліестерних), що подібні до природних високомолекулярних сполук і тому повільно розкладаються за участю бактерій і мікроорганізмів. Із цих полімерів виготовляють пакувальні матеріали, різний посуд, інші вироби.

Завдання з дисципліни хімії для студентів 2 курсу з теми

«ЗЕЛЕНА ХІМІЯ», СУЧАСНІ ЗАВДАННЯ ПЕРЕД ХІМІЧНОЮ НАУКОЮ ТА ХІМІЧНОЮ ТЕХНОЛОГІЄЮ. ХІМІЯ І ПРОГРЕС ЛЮДСТВА

Опрацюйте матеріал лекції, складіть конспект, виконайте завдання.

Прочитайте текст.

Деякий одяг зроблено з тканин, що пошкодяться, якщо їх прати у воді. Вони можуть стикатися або розтягуватися або пошкоджуватися якимось іншим способом. Цей одяг потрібно чистити за допомогою «хімчищистки».

Хімічну чистку винайшов американець Томас Дженнінгс (до речі, перший афро-американець, що отримав патент на винахід) і назвав її dry cleaning – сухою чисткою. Але вона насправді зовсім не суха, для її очищення просто використовуються інші розчинники, а не вода. Одним із найпоширеніших розчинників, що застосовується в хімчистці, є 1,1,2,2-тетрахлоретилен(іноді його називають перхлоретиленом, або PERC).

Cl Cl

PERC

Перхлоретилен – це безбарвна, негорюча рідина. Найбільше цієї рідини використовують у мережах хімчисток, його частка становить від 80 до 85% усієї використовуваної рідини для хімчистки.

Перхлоретилен потрапляє в організм, коли вдихається із забрудненим повітрям або вживається із забрудненою їжею чи водою, рідше поглинається через контакт зі шкірою; може залишатися там і зберігається в жировій тканині.

Він незначно розчиняється лише під час змішування з водою. Більшість прямих викидів PERC у навколишнє середовище – в ефір. Потрапивши в повітря, перхлоретилен руйнується до інших хімічних речовин протягом декількох тижнів. Рослини та тварини, що живуть у середовищі, забрудненому перхлоретиленом, можуть зберігати незначну кількість хімічної речовини. Лабораторні дослідження доводять, що він викликає ураження нирок і печінки і може причинити рак у тварин, що регулярно зазнають його впливу через дихання та рот.

Вплив PERC на здоров’я людини та навколишнє середовище залежить від кількості наявного перхлоретилену, тривалості та частоти впливу. Люди, які регулярно працюють з PERC, зазнають найбільшого впливу. Ефекти також залежать від стану здоров’я або навколишнього середовища.

Дихання перхлоретиленом протягом тривалих періодів часу може спричинити ураження печінки та нирок у людини. Працівники, які неодноразово вдихають значні кількості перхлоретилену з повітрям, також можуть страждати на погіршення пам’яті та втрату свідомості.

Перхлоретилен не завдає шкоди навколишньому середовищу, якщо його кількість не перевищує норму. PERC може сприяти утворенню фотохімічного смогу при взаємодії з іншими речовинами в повітрі. Цим реакціям зазвичай намагаються запобігти до того, як він досягне верхньої атмосфери, де це може зашкодити озоновому шару.

Дайте відповіді на запитання.

1. Які проблеми може викликати перхлоретилен, якщо він потрапляє в навколишнє середовище?

2. Чому хіміки прагнуть знайти альтернативу використанню PERC для хімчистки?

3. Розробляють нові способи хімчистки. В одному з таких методів використовують рідкий вуглекислий газ. Якщо в процесі хімчистки виділяється вуглекислий газ, що буде з ним і куди він піде?

4. Як ви вважаєте, чи потрібно замінити перхлоретилен на вуглекислий газ?

Завдання для контролю змістового модуля 8

ЗНАЧЕННЯ МЕТАЛІЧНИХ І НЕМЕТАЛІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ТА ЇХНІХ СПОЛУК. ХІМІЯ І ПРОГРЕС ЛЮДСТВА

1. Чому для хімічних дослідів використовують, як правило, посуд зі скла, а не з пластмаси?

2. Чи зміниться кислотність ґрунту, якщо в нього внести: а) поташ К₂СО₃; б) калійну селітру; амоній сульфат? Якщо зміниться, то як саме? Збільшиться чи зменшиться рН ґрунтового розчину? Відповідь обґрунтуйте.

3. Чому азотні та калійні добрива вносять в ґрунт навесні, а фосфорні – восени?

4. Як довести наявність відповідних катіонів і аніонів у розчині: а) барій хлориду; б) ферум (ІІІ) сульфату; в) амоній ортофосфату? Відповідь підтвердьте хімічними рівняннями в йонно-молекулярній формі.

5. Напишіть рівняння реакцій для здійснення таких перетворень: СuO → CuSO₄ → Cu(NO₃)₂ → Cu(OH)₂ → (CH₃COO)₂Cu.

6. Надпровідні властивості має сполука Магнію з Бором. Визначте її формулу, якщо масова частка Бору в сполуці становить 47,8%.

7. Запропонуйте спосіб вилучення із промислового газу, схожого за складом на повітря, домішки амоніаку. Напишіть відповідні рівняння реакції.

8. У позаминулому столітті водень добували в промисловості, пропускаючи водяну пару над розжареним залізним брухтом. Серед сучасних методів промислового добування водню – розклад природного газу за високої температури на прості речовини, розклад води за дії електричного струму. Назвіть переваги і недоліки кожного методу з погляду «зеленої» хімії.

Рі

XIMIЯ

вторник, 31 марта 2020 г.

Сучасні силікатні матеріали. Відеолекція для студентів 2 курсу

понедельник, 30 марта 2020 г.

Дистанційна робота для студентів 2 курсу

ДОДАТКОВИЙ МАТЕРІАЛ до теми ПОШИРЕННЯ В ПРИРОДІ СОЛЕЙ для здобувачів освіти 2 курсу всіх спеціальностей

Сообщить о нарушении

вторник, 31 марта 2020 г.

Сучасні силікатні матеріали. Відеолекція для студентів 2 курсу

понедельник, 30 марта 2020 г.

Дистанційна робота для студентів 2 курсу

ДОДАТКОВИЙ МАТЕРІАЛ до теми ПОШИРЕННЯ В ПРИРОДІ СОЛЕЙ для здобувачів освіти 2 курсу всіх спеціальностей

вторник, 31 марта 2020 г.

понедельник, 30 марта 2020 г.