- •П. Н. Белкин, с. Ю. Шадрин
- •Введение
- •1. Наука в контексте культуры
- •1.1. Естественные и гуманитарные науки
- •1. Наука – это способ познания мира, отрасль культуры и определенная система организованности.
- •1.2. Научный метод
- •11. Эмпирический метод познания опирается на непосредственное исследование реальных, чувственно воспринимаемых объектов.
- •1.3. История естествознания
- •Картины мира
- •2. Физические концепции мира
- •2.1. Структурные уровни организации материи
- •2.2. Классическая физика
- •2.3. Пространство, время, теория относительности
- •Некоторые симметрии природы
- •2.4. Мегамир. Космология и космогония
- •Космическая шкала времени
- •2.5. Положения и принципы квантовой механики
- •Фундаментальные частицы
- •3. Порядок и беспорядок в природе
- •4. Концепции химии и геологии
- •4.1. Этапы развития химического знания. Основные понятия
- •Современный вариант длинной формы периодической системы химических элементов
- •4.2. Реакционная способность веществ
- •4.3 Строение и эволюция Земли
- •Геологическая история Земли
- •5. Биологический уровень организации материи
- •5.1. Иерархия структурных уровней живой материи
- •Оценки потерь биологического разнообразия за последние четыре века
- •5.2. Молекулярный уровень организации живого
- •Примеры кодирования аминокислот кодонами днк
- •Генетический код
- •5.3. Клеточная теория
- •Важнейшие химические элементы клетки
- •Важнейшие вещества в клетке
- •Сравнение клеток растений и животных
- •5.4. Генетика
- •Некоторые доминантные и рецессивные признаки человека
- •5.5. Теория эволюции органического мира
- •5.6. Происхождение и сущность жизни
- •6. Человек и природа
- •6.1. Экосистемы
- •6.2. Биосфера
- •6.3. Антропогенез
- •6.4. Физиология человека, здоровье, творчество, эмоции
- •6.5. Современные экологические проблемы
- •Литература
4.2. Реакционная способность веществ
1. Реакционная способность вещества не связана с составом ядра и характером связи в нем, она определяется строением электронных оболочек атомов.
2. Высокая химическая активность характерна для элементов в столбцах № I (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) и № VII (F, Cl, Br, I, At).
3. Минимальная химическая активность у элементов из столбца № VIII: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. Валентность этих элементов равна 0.
4. Химическая кинетика изучает скорости химических реакций, их механизм и условия протекания.
5. Протекание экзотермического процесса при постоянном давлении сопровождается уменьшением энтальпии системы и выделением энергии.
6. Протекание эндотермического процесса при постоянном давлении сопровождается ростом энтальпии системы и поглощением энергии.
7. На скорость химической реакции влияют: температура, концентрации реагентов, наличие катализаторов, природа реагирующих веществ.
8. Зависимость скорости химической реакции v от концентрации реагентов A и B выражается законом действующих масс:
, |
(4.1) |
где – константа скорости реакции, зависящая от природы реагирующих веществ; CA– концентрация реагента A; CB– концентрация реагента B; nA и nB – стехиометрические коэффициенты исходных веществ A и B в уравнении реакции.
9. Зависимость константы скорости химической реакции от температуры выражается уравнением Аррениуса:
(4.2) |
где A – предэкспоненциальный множитель, совпадающий по размерности с , Ea – энергия активации, k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура.
10. Энергией активации называется минимальная энергия реагентов, достаточная для из вступления в химическую реакцию, то есть достаточная для преодоления барьера на поверхности потенциальной энергии, отделяющей реагенты от продуктов реакции.
11. Примеры задач.
11.1. Один моль газа при нормальных условиях занимает объём 22,4 л. Если два моля NaCl подвергли электролизу, то в результате будет получен один моль хлора объёмом 22,4 л.
11.2. Найти изменение скорости гомогенной элементарной реакции
2A(г) + B(г) A2B(г),
если давление в системе увеличится в 2 раза.
Решение: увеличение давления в 2 раза приведет к возрастанию концентраций реагентов также в 2 раза, то есть CA = 2CA0 и CB = 2CB0. Применим закон действующих масс. Согласно уравнению реакции nA = 2 и nB = 1, следовательно, новая скорость реакции v = (2CA0)2 2CB0 = 222 CA02 CB0 = 8 v0. Скорость реакции увеличится 8 раз.
12. Катализатором называется вещество, изменяющее скорость реакции или вызывающее ее, но не входящее в состав ее продуктов. Ускорение реакций достигается созданием промежуточных соединений с участием катализатора.
13. Ферментами называются биологические катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. По химической природе – белки.
14. Направление смещения равновесия под влиянием внешних воздействий определяется принципом Ле Шателье.
14. Условием состояния равновесия является равенство скоростей прямого и обратного процессов.
15. Автокатализом называется ускорение реакции, обусловленное накоплением конечного или промежуточного продукта, обладающего каталитическим действием в данной реакции.