11 клас (Хімія)

У робочих зошитах записуємо дату, тему уроку.

Все, що виділено червоним кольором необхідно записати. Малюнки та таблиці за необхідності записати (це буде вказано).

З 24.05.20. результати проектів, практичних робіт, тестів НЕ ПРИЙМАЮТЬСЯ.

16.03.20,17.03.20

Тема: Солі, їх поширення в природі. Середні та кислі солі

Солі - складні речовини із загальною формулою
Записати: 

• Солі — це електроліти, що дисоціюють з утворенням катіонів металічного елемента й аніонів кислотного залишку, наприклад: К2СО3 = 2К+ + СО2-3.

• Усі солі мають твердий агрегатний стан, багато з них добре розчинні у воді, зокрема всі нітрати, усі солі Калію й Натрію.

• Кристалогідрати — солі, які містять кристалізаційну воду, наприклад мідний купорос, залізний купорос.

• Серед неорганічних сполук за поширеністю у природі солі займають друге місце після оксидів.

СЕРЕДНІ СОЛІ. Дотепер ви мали справу переважно з середніми солями. Так називають продукти повного заміщення Гідрогену в молекулі кислоти йонами металічного елемента, наприклад: K2SO4, K3PO4.

Середні солі — продукти повного заміщення атомів Гідрогену йонами металічного елемента в молекулі кислоти. Їхні кислотні залишки не містять атомів Гідрогену.

Записати:

Як ви знаєте, за сучасною номенклатурою назви середніх солей утворюють з двох слів у називному відмінку: першим називають катіон металічного елемента, другим — аніон кислотного залишку, який є однокорінним із назвою відповідної кислоти, наприклад: СаСl2 — кальцій хлорид (хлоридна кислота), Na3PO4 — натрій ортофосфат (ортофосфатна кислота), KNO3 — калій нітрат (нітратна кислота). Відмінюється тільки друге слово, наприклад: кальцій хлоридом, калій нітрату.

КИСЛІ СОЛІ. Якщо катіони Гідрогену в кислоті неповністю заміщені катіонами металічного елемента, утворюються кислі солі.

Кислі солі — продукт неповного заміщення Гідрогену в кислоті катіонами металічного елемента, тому кислотні залишки таких солей містять Гідроген, наприклад KHSO4, KН2РО4, K2НРО4.

Назви кислотних залишків кислих солей складають так, щоб у них було відображено наявність Гідрогену. Так, кислотний залишок HSO-4 одновалентний і має назву гідрогенсульфат, а сіль KНSO4 — калій гідрогенсульфат. А яка валентність кислотного залишку калій гідрогенортофосфату К2НРО4? Міркуємо так: у молекулі ортофосфатної кислоти Н3РО4 відбулося заміщення двох атомів Гідрогену. Отже, залишок двовалентний. Саме тому у формулі після символу одновалентного Калію стоїть індекс 2.

Наявність двох атомів Гідрогену в назві кислої солі передають приставкою «дигідроген», наприклад: KН2РО4 — калій дигідрогенортофосфат.

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСЛИХ СОЛЕЙ. Кислі солі багато в чому повторюють хімічні властивості середніх солей, хоча мають певні особливості. Зупинимось на них.

Записати:

1. Електролітична дисоціація

Кислі солі, утворені сильними кислотами, дисоціюють повністю і в одну стадію:

NaHSO4 = Na+ + Н+ + SO2-4.

Кислі солі, утворені слабкими кислотами, дисоціюють у дві стадії.

На першій — повністю:

NaHCO3 = Na+ + НСО-3,

на другій — частково й дисоціація є оборотною реакцією:

НСО-3 ⇄ Н+ + СО2-3.

2. Кислі солі більш сильної кислоти взаємодіють з кислими солями слабкіших кислот, утворюючи слабкішу кислоту й середню чи кислу сіль сильної кислоти:

Попрацюйте зі схемою (запишіть її) задля відновлення знань про хімічні властивості солей та уміння складати відповідні рівняння реакцій.

ПОШИРЕННЯ СОЛЕЙ У ПРИРОДІ, ЗАСТОСУВАННЯ. Найбільше поширення у природі мають сульфати, карбонати, хлориди.

Природні сульфати — це гіпс CaSO4 · 2Н2О; глауберова сіль Na2SO4 · 10H2О; гірка сіль MgSO4 · 7H2О. Із наведених формул стає зрозуміло, що вони належать до кристалогідратів. Нагріванням гіпсу зменшують вміст у ньому кристалізаційної води й одержують алебастр 2СаSO4 · Н2О. Саме з алебастру накладають пов'язки при переломах кісток. Глауберову сіль Na2SO4 · 10H2О застосовують у виробництві скла, соди, фарб, у медицині. Гірку сіль MgSO4 · 7H2О використовують в обробці тканин, дубінні шкіри, виготовленні медичних препаратів.

КАРБОНАТИ В ПРИРОДІ. Карбонати існують у природі переважно у вигляді кальцій карбонату СаСО3. Крейда, мармур, вапняки, ракушняк — усе це кальцій карбонат з певним умістом некарбонатних домішок. Чистий кальцій карбонат трапляється в природі у вигляді мінералу кальциту (а). Ісландський шпат (кальцій карбонат високої чистоти) (б) застосовують в оптиці.

Мал. Мінерали: а — кальцит; б — ісландський шпат

Серед карбонатів найбільше застосовується вапняк:

Вапняки різних родовищ відрізняються кількістю домішок, тому мають різне забарвлення — від білого або світло-жовтого до темного. Їх використовують у металургії, будівництві, виробництві скла, цементу, кальцій карбіду, негашеного та гашеного вапна тощо. Вапняками укріплюють дороги, вапнують кислотні ґрунти. Знамениті одеські катакомби — це колишні каменярні, у яких добували ракушняк — вапняк органічного походження.

Ракушняк: а — зразок; б — природні поклади

До карбонатів органічного походження належить також кальцій карбонат, що входить до складу кісток людини і тварин.

Крейду використовують у паперовій і гумовій промисловості як наповнювач, у будівництві та під час ремонту приміщень для побілки. Звичайно ж вам відомо, що вона входить до складу зубного порошку, нею роблять записи на класній дошці. До українських традицій належить вибілювання хати крейдою. Завдяки чому вона має ошатний привабливий вигляд, а проживання в такому помешканні є безпечним.

Крім карбонатів Кальцію, у природі трапляються карбонати інших металічних елементів: доломіт MgCO3 · CaCO3 (а), сидерит FeCO3 (б), малахіт Cu2(OH)2CO3 (в) та деякі інші.

ДОБУВАННЯ СЕРЕДНІХ СОЛЕЙ. У лабораторії солі можна добувати різними способами. Більшість із них вам відомі. Записати всі способи добування солей:

1. Взаємодія металу з кислотою.

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑

2. Взаємодія основного або амфотерного оксиду з кислотою.

ZnО + H2SO4 = ZnSO4 + H2О

3. Взаємодія основи з кислотою.

Са(ОН)2 + H2SO4 = СаSO4 + 2H2О

4. Взаємодія амфотерного гідроксиду з кислотою.

Zn(ОН)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2О

5. Взаємодія солі з кислотою.

Na2SiO3 + H2SO4 = H2SiO3↓ + Na2SO4

6. Взаємодія основного або амфотерного оксиду з кислотним оксидом.

Na2O + SO3 = Na2SO4; PbO + CO2 = PbCO3

7. Взаємодія металу з розчином солі іншого металічного елемента.

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

8. Взаємодія металу з неметалом (добувають солі безоксигенових кислот).

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

ДОБУВАННЯ КИСЛИХ СОЛЕЙ.

1. Взаємодія кислот з недостачею основи.

2. Взаємодія основи з надлишком кислотного оксиду.

Завдання:

1. Складіть формули солей: кальцій гідрогенкарбонат, барій ортофосфат, алюміній хлорид, магній гідрогенортофосфат, натрій карбонат, купрум(ІІ) нітрат. Класифікуйте їх на середні та кислі солі, солі безоксигенових і оксигеновмісних кислот.

2. Із переліку формул випишіть окремо формули оксидів, основ, кислот, солей.

CuSO4, KOH, Ва(ОН)2, K2SO4, MgO, HNO3, CO, LiHSO4, Zn(OH)2, N2O5, NH3, H2SiO3, SiH4.

30.03.20

ТЕМА: Жорсткість води та способи її усунення.

Параграф підручника №34, виконати завдання №484,489.

Вам відомо, що абсолютно чистих речовин не існує. Дощова, річкова чи морська вода, підземні води завжди містять домішки, серед яких найпоширенішими є солі. Тому природна вода буває і жорсткою, і м'якою.

Жорстка вода створює несприятливі умови для функціонування приладів, робота яких пов'язана з гарячою водою, погіршує прання, приготування їжі тощо.

Якщо у складі питної чи мінеральної води катіони Кальцію і Магнію є корисними у визначених межах споживання, то для води, у якій перуть білизну, яку кип'ятять (під час приготування страв, чаю, кави тощо), використовують у системах опалення приміщень, їх наявність небажана і до певної міри шкідлива.

ПОНЯТТЯ ПРО ЖОРСТКІСТЬ ВОДИ. З наявністю у воді солей Кальцію і Магнію — гідрогенкарбонатів, хлоридів та сульфатів — пов'язане поняття жорсткість води.

Запишіть:

Жорсткість води — сукупність властивостей води, зумовлена наявністю катіонів Са2+ і Mg2+. Ці йони входять до складу солей хлоридів, сульфатів, гідрогенкарбонатів.

Вода, 1 л якої містить до 2 ммоль/л йонів Са2+ і Mg2+, вважається м'якою. Вода із вмістом йонів Са2+ і Mg2+ понад 10 ммоль/л вважається жорсткою. Прикладом м'якої води є дощова вода, жорсткої — вода морів і океанів.

Розрізняють тимчасову, постійну та загальну жорсткість води (мал. 73). Запишіть таблицю:

Мал. 73. Види жорсткості води

Зі схеми бачимо, що жорсткість води, зумовлена вмістом у ній кальцій гідрогенкарбонату та магній гідрогенкарбонату, дістала назву тимчасової, або карбонатної.

Враховуючи здатність гідрогенкарбонатів розкладатися під час нагрівання з утворенням нерозчинного у воді кальцій карбонату, тимчасову жорсткість води можна усунути кип'ятінням:

Са(НСО3)2 = СаСО3↓ + Н2О + СО2↑.

Саме ця реакція відбувається під час кип'ятіння води, що має тимчасову жорсткість. Нерозчинні у воді карбонати, що утворюються з гідрогенкарбонатів, осідають на внутрішній поверхні посудин у вигляді білого осаду, утворюючи накип. Якщо вода містить солі Феруму, то накип набуває коричневого відтінку. Накип погіршує процес теплообміну в парових котлах і чайниках, призводить до перевитрат палива і перегрівання металевих поверхонь. З часом чайники, нагрівальні елементи пральних машин (мал. 74) виходять з ладу, просвіти батарей опалення звужуються й тепловіддача погіршується.

Мал. 74. Нагрівальний елемент, вкритий шаром накипу

Крім кип'ятіння, тимчасову жорсткість води усувають хімічним способом, додаючи до води кальцій гідроксид (гашене вапно), натрій гідроксид або соду.

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3↓ + 2Н2О

Са(НСО3)2 + 2NaOH = СаСО3↓ + Na2СO3 + 2Н2О

Са(НСО3)2 + Na2CO3 = СаСО3↓ + 2NaHCO3

• Аналогічні реакції для магній гідрогенкарбонату складіть самостійно.

Вивчаючи органічні речовини, ви дізналися про натрій стеариноат C17H35COONa — основну складову твердого мила. Як і всі сполуки Натрію, мило добре розчиняється у воді, а розчин виявляє мийну дію. Однак у жорсткій воді, замість усунення забруднень, мило вступає в реакцію йонного обміну з наявними в ній солями Кальцію чи Магнію, утворюються нерозчинні у воді стеариноати цих металічних елементів:

Це їхні «пластівці» з'являються у мильній воді замість густої піни. До того часу, доки всі катіони Кальцію і Магнію не будуть осаджені, мийна дія мила проявляється слабко. Це збільшує витрати мила та погіршує структуру і якість тканин. Синтетичні мийні засоби (пральні порошки, пасти, рідини) не утворюють з Кальцієм та Магнієм нерозчинних солей, а тому забезпечують ефективне прання й економне витрачання мийних засобів як у м'якій, так і в жорсткій воді.

На відміну від гідрогенкарбонатів Кальцію і Магнію, розчинені у воді хлориди і сульфати не можна видалити з розчину кип'ятінням.

Наявність у воді гідрогенкарбонатів Кальцію і Магнію зумовлює тимчасову, або карбонатну жорсткість води.

Наявність у воді сульфатів і хлоридів Кальцію і Магнію зумовлюють постійну, або некарбонатну жорсткість води.

Постійну (некарбонатну) жорсткість води усувають хімічним способом, використовуючи речовини, які переводять йони Кальцію і Магнію з розчину в нерозчинні сполуки. Це можуть бути натрій карбонат (кальцинована сода) Na2CO3, натрій ортофосфат Na3PO4. Як і у випадку з тимчасовою жорсткістю, утворюються нерозчинні карбонати й ортофосфати:

MgSO4+ Na2CO3= MgCO3↓ + Na2SO4;

3CaCl2 + 2Na3PO4 = Са3(РО4)2↓ + 6NaCl.

Щоб узагальнити вивчений матеріал, пропоную переглянути наступне відео:

31.03.20

ТЕМА: Розв’язування задач і вправ.

Виконати завдання в підручнику № 463,472,474,486,505.

06.04.20

ТЕМА: Розв’язування задач і вправ.

Виконати завдання в підручнику № 462,483,487,504,521.

07.04.20

ТЕМА: Сучасні силікатні матеріали. Мінеральні добрива.

Параграф підручника №27, виконати завдання №394(а), 396.

Високі будинки й глибокі тунелі, мости через ріки й багато інших споруд зведено з використанням цементу, бетону, цегли. Красивий і практичний посуд, сучасні телевізори й медична апаратура, вікна будинків, салони автомобілів, літаків, потягів тощо виготовляють із використанням скла. У побуті використовують різні керамічні вироби.

Цемент, бетон, цегла, кераміка, скло — продукція силікатної промисловості. Назва підказує, що до їх виробництва причетний Силіцій, а точніше його сполуки.

  Запишіть схеми:

ПОНЯТТЯ ПРО СКЛО. Археологічні знахідки доводять, що цей матеріал відомий людям понад 5-6 тис. років. Перше його застосування було пов'язане з виготовленням жіночих прикрас. Нині скло широко використовують у різних галузях промисловості й сільського господарства (мал. 79).

Знадобився час, щоб люди навчилися виготовляти різноманітні види скла та формувати вироби з нього — видувати скляні ємності, прокатувати скло в тонкі пластини, витягувати в нитки. Виготовлення скляних виробів можливе лише з гарячої розплавленої маси, а розм'якшуватися скло починає за температури 900 °С, рідким скло стає за температури 1500 °С.

Виготовляють (варять) звичайне віконне скло із соди Na2CO3, вапняку CaCO3 та кварцового піску SiO2 за температури 1500 °С у спеціальних печах безперервної дії. За добу з однієї печі одержують до 300 т продукції. Про розміри такої печі, свідчить її варильний басейн довжиною у 40 м, шириною у 10 м і висотою у 1,5 м.

Хімізм виготовлення скла ґрунтується на властивостях карбонатів розкладатися під час нагрівання та властивостях основних і кислотних оксидів взаємодіяти між собою:

CaCO3= СаО + CO2↑;

СаО + SiO2 = CaSiO3;

Na2CO3 + SiO2= Na2SiO3 + CO2↑;

CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2↑.

Сировину беруть у співвідношенні, що забезпечує утворення скла з приблизно таким складом: Na2O · CaO · 6SiO2.

Скло звичайне (з нього виготовляють віконні шибки, скляні банки і пляшки) — прозорий аморфний сплав суміші натрій силікату з кальцій силікатом і кварцовим піском.

РІЗНОВИДИ СКЛА ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ. Якщо натрій карбонат замінити на калій карбонат, то утвориться скло, міцніше за віконне. З нього виготовляють хімічний посуд, у якому можна кип'ятити рідини, не боячись, що посуд трісне.

Мал. 79. Предмети, виготовлені з різних видів скла

Якщо чистий кварцовий пісок розплавити, а потім дати йому повільно охолонути, то утвориться кварцове скло. Лабораторний посуд, виготовлений з такого скла, можна розжарити до білого кольору, після чого опустити в холодну воду, і він не трісне. Кварцове скло пропускає ультрафіолетові промені, цю його властивість використовують у медицині (кварцові лампи), соляріях.

Установлено, що ферум(ІІІ) оксид надає склу коричневого кольору, кобальт(ІІ) оксид робить скло синім, хром(ІІІ) оксид — зеленим. Від додавання невеликої кількості порошку золота скло стає рубіновим, тобто пурпурово-червоним.

Одним із досягнень хімічної науки ХХ ст. стало створення склониток і скловолокна (мал. 80). Відтепер склонитки використовують як світловоди для передавання зображень і звуків. Без цього не існувало б кабельного телебачення, телефонного зв'язку, не було б приладів, що діагностують стан внутрішніх органів людини.

Мал. 80. Скловолокно

Кришталеве скло виготовляють з калій карбонату, плюмбум(ІІ) оксиду, уміст якого дорівнює майже 24 %, і кварцового піску. Це скло має високий коефіцієнт заломлення світла, тому його використовують в оптиці (виготовлення лінз і призм). Оскільки кришталеве скло має яскравий блиск, його гранують, щоб виготовити красиві вази й столовий посуд.

Емальований посуд вам добре відомий. Емаль — це матеріал, виготовлений із звичайної скломаси шляхом додавання до неї станум(IV) оксиду. Кольоровою емаллю оздоблюють прикраси (мал. 81, а), картини (мал. 81, б), вази (мал. 81, в) тощо.

Мал. 81. Оздоблення емаллю

За певних умов аморфну скломасу піддають частковій перекристалізації з утворенням білого, непрозорого, термостійкого й міцного матеріалу, що називається ситал.

З нього виготовляють побутовий вогнетривкий кухонний посуд: каструлі, форми для запікання, жаровні, сковорідки тощо (мал. 82).

Мал. 82. Вогнетривкий кухонний посуд із ситалу

ЦЕМЕНТ. Споруди високої міцності й тривалого призначення (будинки, тунелі, мости) будують з обов'язковим використанням цементу (за винятком дерев'яних будиночків і невеликих містків місцевого значення). Цей матеріал має рідкісну властивість — з роками його твердість збільшується.

Є різні сорти цементу, серед найуживаніших — портландцемент. Як сировину для виробництва цементу використовують вапняк і глину, рідше мергель — природну суміш цих двох речовин. Формулу вапняку ви знаєте, склад глини передають записом Al2O3 · 2SiO2 · 2Н2О.

Якщо передати склад цементу формулами оксидів, то виявиться, що він містить 62-76 % СаО, 20-24 % SiO2, 4-7 % Al2O3, незначну кількість Fe2O3 та MgO.

На будівництві цемент змішують з піском і водою. Утворену суміш називають цементним або будівельним розчином, з часом він стає кам'янистим. Цементний розчин є незамінним зв'язувальним матеріалом для цегли, будівельних блоків тощо. Затвердіння відбувається внаслідок того, що складові речовини цементу з водою утворюють відповідні кристалогідрати. Давній Київ наші предки будували з використанням в'яжучої маси на зразок цементу, яку виготовляли з вапняку і випаленої глини «цем'янки». Перші цементні заводи України були збудовані на Донеччині і Рівненщині наприкінці ХІХ ст. Архітектор В. Городецький в 1903 р. використав вітчизняний цемент для виготовлення оздоблення однієї з найкрасивіших будівель ХХ ст., яка й донині прикрашає Київ (мал. 83).

Мал. 83. Будинок з химерами архітектора В. Городецького

Суміш щебеню (подрібненої гірської породи гранітного походження), піску і цементу називається бетон, без якого неможливе зведення мостів, будинків, гребель. Бетон, підсилений залізним каркасом, називається залізобетоном.

Силікатна промисловість включає також керамічне виробництво. До керамічних виробів належать будівельна цегла (мал. 84, а) (її виробляють найбільше), кахлі, облицювальні плитки, раковини умивальників, посуд із порцеляни і фаянсу тощо (мал. 84, б).

Мал. 84. Вироби з кераміки

Особливістю керамічного виробництва є те, що вироби після формування випалюють. З однорідної суміші глини, піску і води формують цеглини, а потім їх висушують у призначених для цього печах. Глина, змочена водою, стає схожою на пластилін і їй можна надати різної форми. На цій властивості глини ґрунтується гончарство. Амфори, глечики, миски — ці та інші гончарні вироби знаходять археологи під час розкопок давніх поселень (мал. 84, в). І нині, незважаючи на велику різноманітність матеріалів, люди не відмовилися від створення гончарних виробів (мал. 84, г). Україна славиться такими виробами, їх виробництвом займаються гончарі в різних регіонах. Одним з найбільших осередків виробництва гончарної кераміки в Україні є селище міського типу Опішня Полтавської області. З доби неоліту на території, де зараз розташоване селище, люди виготовляли керамічний посуд. Сучасні опішнянські гончарі зберігають традиції цього виробництва, додають до них багато нових і сучасних форм (мал. 85).

Мал. 85. Опішнянська кераміка

Ще в давньому Китаї володіли технологією виробництва порцеляни, з якої виготовляли красивий порцеляновий посуд (чашки, блюдця, миски, художні вироби) (мал. 86), проте рецепт тримали у великому секреті. У Європі її навчилися виготовляти лише у ХVІ ст. Як основну сировину для виготовлення порцеляни використовують білу глину каолін Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O, у меншій кількості беруть польовий шпат K2O · Al2O3 · 6SiO2 і кварцовий пісок SiO2. Готові вироби прикрашають малюнками.

У техніці застосовують електроізоляційні властивості порцеляни, її хімічну стійкість. З менш очищеної сировини, ніж та, з якої виробляють порцеляну, одержують грубіший матеріал — фаянс, що використовують так само, як порцеляну.

Як бачимо, різні галузі господарства використовують у великій кількості продукцію силікатної промисловості.

Хімічні елементи для рослин. Давно помічено, що рослини краще розвиваються і дають більші врожаї, якщо у ґрунт вносити гній, пташиний послід. Учені з’ясували, що рослинам для повноцінного розвитку необхідні певні елементи.

У найбільших кількостях рослини засвоюють Карбон, Оксиген, Гідроген, Нітроген, Фосфор і Калій. Ці елементи названо макроелементами. Вуглекислий газ, наявний у повітрі, «постачає» рослині Карбон і Оксиген, а вода — Оксиген і Гідроген. Нітроген, Фосфор і Калій рослина вбирає із ґрунтового розчину, де містяться йони NO-3, NH+4, НРО2-4 , Н2РО-4, К+ (мал. 87). За участю атомів і йонів макроелементів у рослині утворюються вуглеводи, білки, жири, амінокислоти, вітаміни, інші сполуки.

Мал. 87. Живлення рослини

Магній, Бор, Манган, Ферум, Купрум, Цинк, Кобальт та деякі інші елементи також необхідні рослинам, але у значно меншій кількості; це — мікроелементи.

Добрива. Ґрунти, на яких вирощують сільськогосподарські культури, поступово збіднюються на елементи, потрібні рослинам. Крім того, вода вимиває із ґрунту розчинні сполуки Нітрогену, Фосфору, Калію. Ці втрати компенсують внесенням добрив.

Добрива — речовини, які вносять у ґрунт для покращення розвитку рослин.

Розрізняють мінеральні та органічні добрива. Основою мінеральних добрив є неорганічні сполуки, серед яких переважають солі. До органічних добрив належать гній, пташиний послід, торф, перегній (залишки після гниття і розкладу рослин).

Мінеральні добрива почали свідомо використовувати у XIX ст. Тоді виникла нова наука — агрохімія1. Предметом її досліджень стали хімічні та біохімічні процеси у ґрунтах і рослинах. Найвагоміший внесок у становлення агрохімії зробив німецький хімік Ю. Лібіх.

1 Назва походить від грецького слова agros — поле.

Добривом не може бути будь-яка речовина, що містить необхідний для рослини елемент. Вона має відповідати певним вимогам. Серед них — достатня розчинність у воді й нетоксичність.

Юстус Лібіх (1803—1873)

Видатний німецький хімік, член академій наук багатьох країн. Основні дослідження здійснив у галузі органічної хімії. Виділив багато органічних сполук, уперше добув хлороформ, оцтовий альдегід, відкрив молочну та деякі інші органічні кислоти. Досліджував галогени, каталітичні властивості деяких металів, розробив першу теорію каталізу. Вивчав хімію фізіологічних процесів. Висунув хімічну теорію бродіння та гниття, теорію мінерального живлення рослин (1840). Один із засновників агрохімії. Сприяв упровадженню мінеральних добрив у землеробство.

Промисловість виробляє різні мінеральні добрива (мал. 88). Їх поділяють на азотні, фосфорні, калійні та комбіновані (містять кілька потрібних рослинам елементів). Відомості про поширені добрива зібрано в таблиці 10.

Мал. 88. Мінеральні добрива: а — вапняно-аміачна селітра; б — комбіноване добриво; в — простий суперфосфат; г — пакет із нітроамофоскою

Існують певні норми внесення добрив. Вони залежать від виду рослини, складу і властивостей ґрунту, інших чинників. Для азотних добрив така норма становить від 30 до 100 кг Нітрогену на 1 га поля.

Таблиця 10

Мінеральні добрива (записати таблицю)

1*Назва походить від латинського слова praecipitatio — скидання або англійського precipitation — осадження.

Надлишок добрива не збільшує врожай, а накопичується в рослинах, потрапляє в питну воду і може зашкодити здоров’ю людей. Ранні овочі, вирощені в парниках, рекомендують уживати в помірній кількості. Вони містять більше залишків добрив (насамперед нітратів), ніж овочі, що росли в полі. (Ґрунт у парнику швидко виснажується й тому потребує більшої кількості добрив.)

Добрива вносять, як правило, навесні, а малорозчинні (наприклад, преципітат) — здебільшого восени.

13.04.20.

ТЕМА: Поняття про кислотні та лужні ґрунти. Якісні реакції на деякі йони.

Параграф №27, виконати завдання №398

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 води, повітря, 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 тваринних і рослинних залишків за участю мікроорганізмів.

Ґрунтові розчини можуть мати різні значення водневого показника pH (табл. 11). Ґрунти, які містять істотні кількості карбонатів, мають pH > 7, а глинисті та багаті на гумус — pH < 7.

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 pH на упаковці індикатора.

Зпишіть показники кислотності грунту та рослини, які краще ростуть на таких грунтах.

Поділ ґрунтів за значенням рН та приклади сільськогосподарських рослин, які найкраще на них розвиваються

Агрономічні служби проводять лабораторні аналізи ґрунтів, стежать за величиною показника рН ґрунту. У разі відчутного збільшення чи зменшення кислотності ґрунту вживаються заходи щодо її врегулювання, зокрема вапнування.

Вапнування — метод пониження кислотності ґрунту шляхом внесення кальциту, доломіту, вапняку, гашеного вапна, крейди. Вапнують ґрунти з рН нижче 5,5.

Оскільки у складі кальциту, доломіту, вапняку наявні карбонати — солі дуже слабкої карбонатної кислоти, а гашене вапно — луг, то відбувається нейтралізація ґрунтового розчину, кислотність ґрунту зменшується.

Кислотність лужних ґрунтів регулюють гіпсуванням — внесенням гіпсу та деяких інших речовин.

В індивідуальних господарствах, на дачних ділянках індикаторами кислотності ґрунту можуть служити деякі дикорослі рослини, здебільшого бур'яни, які виявились краще пристосованими до проростання на кислотних або лужних ґрунтах, деякі кущі, наприклад калина і глід. Так, наявність серед бур'янів польового хвоща свідчить про підвищену кислотність ґрунту.

Якісними є лише такі реакції, які відбуваються швидко і під час яких добре помітні певні зміни.

Зазвичай такі реакції відбуваються з певною зміною забарвлення розчину, утворенням осаду певного кольору або з виділенням газу, який також може мати (чи не мати) забарвлення або запах.

Виявлення катіонів у розчині

Коли йдеться про катіони, то насамперед мають на увазі йони металічних елементів. Такі катіони виявляють переважно реакціями, які супроводжуються утворенням осаду, хоча існують і інші специфічні реакції. Зокрема, йони Н+ та OH- виявляють індикаторами, а деякі катіони — за зміною забарвлення полум'я.

1. Виявлення катіонів Феруму(ІІ) Fe2+. Розчини солей Феруму(ІІ) зазвичай мають слабке блідо-зелене (салатове) забарвлення. Під час додавання до такого розчину лугу утворюється нерозчинний гідроксид такого самого кольору, який із часом стає більш рудим унаслідок окиснення киснем повітря, запишіть рівняння реакції:

Більш чутливою реакцією (тобто яка виявляє певні йони в меншій концентрації) на йони Fe2+ є реакція з червоною кров'яною сіллю. 

2. Виявлення катіонів Феруму(ІІІ) Fe3+. Розчини солей Феруму(ІІІ) зазвичай мають інтенсивне жовте або навіть коричневе забарвлення. Під час додавання до такого розчину лугу утворюється нерозчинний гідроксид жовтого (або рудого, іржавого чи бурого) кольору запишіть рівняння реакції:

Більш чутливою реакцією на йони Fe3+ є реакція із жовтою кров'яною сіллю чи калій тіоціанатом.

Перегляньте навчальне відео, що демонструє виявлення йонів Феруму(ІІ) та Феруму (ІІІ), запишіть відповідні рівняння реакції.

3. Виявлення катіонів Барію Ва2+. Барій утворює нерозчинний сульфат, на цьому ґрунтується спосіб виявлення його в розчинах. До розчину, що випробують на вміст йонів Барію, додають розчин будь-якого розчинного сульфату (зазвичай натрій сульфату) або розбавлену сульфатну кислоту. За умови наявності йонів Ва2+утворюється білий кристалічний осад барій сульфату запишіть рівняння реакції:

BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓ + 2NaCl

4. Виявлення катіонів амонію ґрунтується на леткості амоніаку. Хоча амоніак дуже добре розчиняється у воді, але (хоча й у невеликій кількості) він завжди виділяється з розчину в повітря без утворення бульбашок газу. Для проведення якісної реакції до розчину солі амонію додамо розчин лугу запишіть рівняння реакції:

NH4Cl + KOH = NH3↑ + KCl + H2O

Амоніак — безбарвний газ, але він має специфічний запах. Утім, якщо концентрація йонів амонію в розчині була невелика, то запаху амоніаку можна не відчути. Тому для доведення його наявності використовують властивість розчину амоніаку змінювати забарвлення індикаторів.

14.04.20.

ТЕМА: Захист навчальних проектів.

Теми проектів:

1. Дослідження рН ґрунтів своєї місцевості. Складання карти родючості.
2. Раціональне використання добрив та проблема охорони довкілля.
3. Запобігання негативному впливу нітратів на організм людини.
4. Неорганічні речовини у фармації (або домашній аптечці) і харчовій промисловості.
5. Властивості і застосування карбонатів, нітратів і ортофосфатів лужних і лужноземельних металічних елементів, солей амонію.

Необхідно обрати одну тему з переліку, підготувати навчальну презентацію та надіслати на адресу електронної пошти narina0596@gmail.com

У листі вказати своє прізвище та ім'я, у розділі "Тема" зазначити "Проект 11 клас".

21.04.20.

ТЕМА: Практична робота №1 "Дослідження якісного складу солей"

Підручник параграф №37 с.197.

 Практичну роботу виконати в зошиті (Складіть план дослідження якісного складу солей для розв'язання запропонованих експериментальних задач, запишіть мету, обладнання та висновок), сфотографувати та надіслати за електронною адресою: narina0596@gmail.com

27.04.20.

ТЕМА: Генетичні зв'язки між основними класами неорганічних сполук.

Параграф №38 виконати завдання №541

Оберіть одну зі схем та запишіть її.

28.04.20.

ТЕМА: Практична робота №2 "Генетичні зв'язки між неорганічними речовинами"

Підручник параграф №38


 Практичну роботу виконати в зошиті (Складіть фрагмент генетичного ланцюга з речовин у наведених переліках. Складіть рівняння реакцій, опишіть зміни, які відбуватимуться під час цих реакцій (колір, осад, газ) . Для реакції йонного обміну складіть молекулярне та йонно-молекулярне рівняння, запишіть мету, обладнання та висновок), сфотографувати та надіслати за електронною адресою: narina0596@gmail.com

04.05.20.         05.05.20.

ТЕМА: Розв'язок задач "на надлишок".

Параграф №18

Для здійснення деяких реакцій учені або технологи беруть надлишок одного з реагентів, тобто більшу його масу чи об’єм, ніж потрібно за хімічним рівнянням. Це забезпечує достатню швидкість реакції не лише на її початку, а й при завершенні.

Перед проведенням реакції між речовинами з’ясовують, чи достатньо кожної речовини для взаємодії з іншою. Із цією метою виконують відповідний розрахунок за хімічним рівнянням. Якщо виявиться, що один із реагентів наявний у надлишку, то масу (або об’єм) продукту реакції обчислюють за масою (об’ємом) речовини, яка повністю прореагує.

Розглянемо, як проводять розрахунки в разі надлишку одного з реагентів.

ЗАДАЧА 1. Для здійснення реакції взяли 0,92 г натрію і 3,55 г хлору. Обчислити масу натрій хлориду, що утвориться.

ЗАДАЧА 2. Для добування ферум(ІІ) сульфату за реакцією заліза із розбавленою сульфатною кислотою рекомендують використовувати 10 %-й надлишок кислоти. Обчислити масу кислоти, яка має бути в розчині, необхідному для добування 20 г ферум(ІІ) сульфату.

Відносний вихід продукту реакції (§ 11) визначають за речовиною, яка може повністю витратитися під час хімічного перетворення, а не за тією, що наявна в надлишку.

ЗАДАЧА 3. Після нагрівання суміші 8,8 г кальцій оксиду із 7,1 г фосфор(V) оксиду утворилося 15 г кальцій ортофосфату. Обчислити відносний вихід продукту реакції.

12.05.20.

ТЕМА: Контрольна робота з теми "Неорганічні речовини та їх властивості"

18.05.20.

ТЕМА: Роль хімії у своренні нових матеріалів, розвитку нових напрямів технологій.

Хімія і створення нових матеріалів. У XX ст. 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 виявилися кращими за багатьма властивостями, ніж природні; їх застосовують у різних сферах.

Для використання в сучасній техніці, комп’ютерах, космічних апаратах, засобах зв’язку і запису інформації учені 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.

Цікаво знати

Надтонкий наноматеріал на основі алюміній оксиду витримує сильні деформації й відновлює свою форму.

В останні десятиліття вчені відкрили особливі властивості твердих речовин, розміри часточок яких вимірюються нанометрами (1 нм — 10-9 м)1. 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 часточок та їх розміщення в речовині. Прикладом використання таких речовин у медицині слугує водна суспензія наночасточок срібла, що виявляє антимікробну дію.

Моделі будови двовимірного і тривимірного карбонових наноматеріалів

1 Подібні розміри мають великі атоми, а також багато молекул.

В електромережах застосовують 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 °С. Протягом останніх десятиліть удалося добути неорганічні сполуки, які мають таку властивість уже при -140 °С. Якщо буде відкрито речовини, надпровідні за звичайних умов, то за їх використання високовольтні електромережі працюватимуть практично без втрат.

Цікаво знати

Одним із надпровідних матеріалів є складний оксид трьох елементів — Ітрію, Барію і Купруму.

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 одностадійний процес добування заліза із руди. Він ґрунтується на взаємодії оксидів Феруму з воднем або сумішшю водню і карбон(ІІ) оксиду. Температура, за якої відбуваються відповідні реакції, на кілька сотень градусів нижча, ніж при виробництві чавуну, а кількість відходів незначна. Продукт цього виробництва — губчасте залізо, яке переплавляють або використовують для виготовлення різних сплавів, зокрема сталі.

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 та мікроорганізмів розкладати нафту, нафтопродукти й токсичні речовини в стічних водах.

Цікаво знати

Пеніцилін, стрептоміцин, багато інших антибіотиків є продуктами життєдіяльності мікроорганізмів.

19.05.20.

ТЕМА: Представлення результатів навчальних проектів.

Обрати одну з тем та надіслати проект у вигляді презентації за електронною адресою narina0596@gmail.com

1)Вирішення проблеми утилізації різних видів електричних ламп.
2)Роль хімії у моєму житті.
3)Роль хімії у розв'язанні продовольчої та сировинної проблеми.

25.05.20.

ТЕМА: "Зелена" хімія: сучасні завдання перед хімічною наукою та хімічною технологією.

Хімія — одна із фундаментальних наук. Її досягнення значною мірою забезпечують прогресивний розвиток людства. Про це йшлося на сторінках наших підручників. 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. Деякі факти, що підтверджують це, наведено в попередньому параграфі. 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».

Розглянемо 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 показник може становити, наприклад, 1 : 5, то для деяких фармацевтичних препаратів — 1 : 500. Ідеал — безвідходне виробництво з повним використанням сировини.

Цікаво знати

Щодо новітніх виробництв часто вживають терміни «високі технології», «чисті технології».

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.

Один із принципів «зеленої» хімії — принцип «економії атомів». Наприклад, якщо органічна сполука утворюється внаслідок різних реакцій, то її вигідніше добути за реакцією приєднання (обидва реагенти використовуються, утворюється один продукт), ніж за реакцією заміщення або окисно-відновною реакцією, коли, крім цільового продукту, утворюються інші, другорядні. Цей принцип також дотримується, якщо хімічне перетворення здійснити за меншу кількість стадій.

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

У хімічні 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.

Про цю проблему йшлося в попередньому параграфі. Першочергове завдання — переробка полімерних відходів, яких накопичується дедалі більше.

• Як із залишків поліетилену знову добути цей полімер?

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

Це завдання для кожного є очевидним. Токсичні речовини потребують особливих заходів при їх зберіганні, 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 не призначена для довготривалого використання. Їх відходи, маса яких стрімко зростає, не розкладуться в довкіллі й за 100 років. На жаль, 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.

Позначка на пакеті з біорозкладного полімеру

У світі виходять друком наукові журнали, в яких висвітлюються проблеми розвитку «зеленої» хімії, повідомляється про досягнення в цій галузі. Періодично відбуваються міжнародні наукові конференції, де вчені обмінюються своїми здобутками.

Логотип конгресу із «зеленої» хімії

ВИСНОВКИ

Нині хіміки вирішують багато завдань, спрямованих на максимальне використання сировини й ефективне перероблення різних відходів. Їх реалізація має гарантувати відсутність негативного впливу на довкілля. Через екологічне спрямування наукових досліджень і впроваджуваних технологій відповідна галузь хімічної науки отримала назву «зеленої» хімії.

26.05.20.

ТЕМА: Підсумковий урок.