Все химические реакции делятся на простые и сложные

По числу и составу исходных и полученных веществ простые химические реакции можно подразделить на несколько основных типов.

Реакции разложения – это такие реакции, при которых из одного сложного вещества получается несколько других веществ. При этом, образованные вещества могут быть и простыми, и сложными. Как правило, протекания химической реакции разложения, необходимо нагревание (это эндотермический процесс, поглощение теплоты).

Например, при нагревании порошка малахита образуются три новых вещества: оксид меди, вода и углекислый газ:

Cu₂CH₂O₅ = 2CuO + H₂O + CO₂

малахит → оксид меди + вода + углекислый газ

Если бы в природе происходили только реакции разложения, то все сложные вещества, которые могут разлагаться, разложились бы и химические явления не смогли бы больше осуществляться. Но существуют и другие реакции.

При реакциях соединения из нескольких простых или сложных веществ получается одно сложное вещество. Получается, что реакции соединения являются обратными реакциям разложения.

Например, при нагревании меди на воздухе, она покрывается чёрным налётом. Медь превращается в оксид меди:

2Cu + O₂ = 2CuO

медь + кислород → оксид меди

Химические реакции между простым и сложным веществами, при которых атомы, составляющие простое вещество, замещают атомы одного из элементов сложного вещества, называются реакциями замещения.

Например, если опустить в раствор хлорида меди (CuCl₂) железный гвоздь, он (гвоздь) начнёт покрываться выделяющийся на его поверхности медью. А раствор к концу реакции из голубого становится зеленоватым: вместо хлорида меди в нём теперь содержится хлорид железа:

Fe + CuCl₂ = Cu + FeCl₂

Железо + хлорид меди → медь + хлорид железа

Атомы меди в хлориде меди заместились атомами железа.

Реакция обмена – это реакция, при которой два сложных вещества обмениваются составными частями. Чаще всего такие реакции протекают в водных растворах.

При реакциях оксидов металлов с кислотами два сложных вещества – оксид и кислота – обмениваются своими составными частями: атомы кислорода – на кислотные остатки, а атомы водорода – на атомы металла.

Например, если оксид меди (CuO) соединить с серной кислотой H₂SO₄ и нагреть, получится раствор, из которого можно выделить сульфат меди:

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

оксид меди + серная кислота → сульфат меди + вода

 

2. Атомы – мельчайшие химические частицы, являющиеся пределом химического разложения любого вещества.

Химический элемент представляет собой вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.

Другими словами, атом – это наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства.

В настоящее время известно 117 химических элементов, из которых 92 встречаются в природе.

Абсолютное большинство различных веществ состоит из молекул.

Каковы же экспериментальные предпосылки сложного строения атома?

1) Открытие термоэлектронной эмиссии (испускание электронов

металлами при нагревании) – 1881 год, Эдисон;

2) Открытие фотоэффекта (испускание металлами или полупроводниками

электронов под действием света) ­ 1889 год, Столетов;

3) Открытие катодных лучей ­ 1895 год, Крукс;

4) Открытие радиоактивности ­ 1896 год, Беккерель. Он установил, что

уран излучает невидимые лучи, вызывающие почернение

фотографической пластинки в темноте и ионизацию воздуха. В

дальнейшем Мария и Пьер Кюри, изучая радиоактивность, открыли два

новых радиоактивных элемента – полоний (Ро) и радий (Rа) и назвали

их радиоактивными. Было установлено, что радиоактивное излучение

неоднозначно и существует три вида радиоактивных лучей:, α β γ и.

Препарат был помещён в свинцовую коробочку и взяты две

металлические пластинки положительно и отрицательно заряженные. ­ α

лучи отклонялись к отрицательно заряженной пластинке – ядра атома

гелия; ­ β γ поток электронов; – электромагнитные колебания с малыми

длинами волн, обладают ничтожной массой и не несут электрического

заряда.

5) В 1897г. Томсон изучал катодные лучи в трубке Крукса (прохождение

тока через разряженные газы) и установил, что катодные лучи состоят

из электронов, исходящих из катода. По отклонению катодных лучей в

магнитном поле было определено отношение

е

т

, а затем масса т

электрона – Милликен, 1909 год. Заряд электрона е = 1,602 * 10

­19

Кл, а

т = 9,1 * 10

­28

грамм;

Атомные модели

11) Уильям Томсон (1902 год) – статическая или электронно­ионная

теория строения атома – это первая теория атома. В

положительный заряд, «размазанный» по всему объёму атома, «как

изюминки в пудинг», вкраплены электроны, нейтрализующие заряд.

В 1904 году Джон Томсон предложил модель, согласно которой электроны

располагаются внутри положительного шара в одной плоскости и образуют

концентрические кольца.

2) Эрнест Резерфорд (1906 – 1911 гг.) – провёл опыты по рассеянию ­ α

частиц и выдвинул динамическую (или ядерную) теорию строения

атома и предложил планетарную модель строения атома (1911 г.).

1) Атом состоит из очень маленького тяжёлого ядра (размер атома

­8

см, ядра – 10

­13

см), имеющего положительный заряд;

2) Вокруг ядра по орбитам движутся Z отрицательно заряженных

электронов;

3) В целом атом нейтрален. Заряд Z соответствовал атомному

номеру элемента в периодической системе и вскоре это было

подтверждено Мозли (закон Мозли 

λ

= а(Z­в)).

Недостатки теории:

1. Движение электронов по орбите является ускоренным, т.е. это есть

переменный ток, а он индуцирует в пространстве переменное магнитное поле,

на создание которого расходуется энергия электростатического

взаимодействия электрона с ядром, следовательно, электрон должен

двигаться по спирали, а не по замкнутой орбите, и упасть на ядро. Это

равносильно ликвидации атома (расчёт показал, что продолжительность

жизни атома 10

­8

с, а в действительности они очень устойчивы);

2. теория не могла объяснить линейчатый характер спектров атомов (если

энергия излучается непрерывно, то спектр должен быть сплошной

(непрерывный)).

Вывод: при создании своей теории Резерфорд для описания движения

микрочастицы (электрон) использовал законы классической физики. Законы

классического мира не применимы для описания явлений атомного мира.

3) Выход из этого положения найден Нильсом Бором. Он использовал:

1) представления Резерфорда;

2 2) созданную немецким физиком Планком (1900 год) квантовую теорию для

разработки в 1913 году теории водородоподобного атома и первой

квантовой модели атома (модель атома Бора).