MOU مدرسه متوسطه Maninskaya

درس آزاد جغرافیا

کلاس V

معلم:

سال 2008.

موضوع درس: «آب یک حلال است. کار آب در طبیعت».

اهداف درس:

دانش آموزان را با معنی آب روی زمین آشنا کنید.

مفهوم محلول ها و سوسپانسیون ها، مواد محلول و نامحلول در آب را بیان کنید

نمایش کار آب در طبیعت (خلاقانه و مخرب)

برای تقویت احترام به آب، عشق به زیبایی.

تجهیزات:نقشه نیمکره، کره، بیانیه ای در مورد آب، جداول "موج دریا"، "غار"، "اقیانوس"، "ساکنان دریاها و اقیانوس ها"، "آب و هوا"، لوله های آزمایش با آب، نمک، ماسه، فیلتر، ضبط صوت , تلویزیون, پروژکتور چند رسانه ای ...

در طول کلاس ها.

من.زمان سازماندهی

II.یادگیری مطالب جدید.

درس با تماشای قطعه ای از یک فیلم در مورد آب شروع می شود.

در پس زمینه موسیقی ملایم، منعکس کننده صداهای آب.

معلم:

وسعت اقیانوس

و پس‌آب‌های آرام برکه،

و این همه فقط آب است

موضوع درس ما این است: «آب یک حلال است. کار آب در طبیعت».

این آکادمیک با روشنی و دقت در مورد نقش آب در طبیعت صحبت کرد. «آیا آب فقط مایعی است که در لیوان ریخته شده است؟

اقیانوسی که تقریباً کل سیاره را می پوشاند، کل زمین شگفت انگیز ما، که میلیون ها سال پیش زندگی در آن متولد شد، آب است.

ابرها، ابرها، مه، حمل رطوبت به همه موجودات زنده روی سطح زمین - این نیز آب است.

به نظر می رسد آنها توری پوشیده اند

درختان، بوته ها، سیم ها،

و به نظر یک افسانه است

و در اصل فقط آب.

تنوع زندگی بی حد و حصر است. او در همه جای سیاره ما حضور دارد. اما زندگی فقط جایی است که آب باشد. اگر آب نباشد موجود زنده ای وجود ندارد. بله، امروز در درس ما در مورد آب، در مورد ملکه - وودیتسا صحبت خواهیم کرد. بیایید کمی گرم کنیم.

معماها را حدس بزنید

1. زیر زمین راه می رود،

به آسمان نگاه می کند. ( بهار)

2. آنچه قابل مشاهده است در حالی که هیچ چیز قابل مشاهده نیست. ( مه)

3. هنگام غروب پرواز به زمین،

شب روی زمین می ماند

صبح دوباره پرواز می کند. ( شبنم)

4. آنها بدون بال پرواز می کنند،

بدون پا می دوند

آنها بدون بادبان دریانوردی می کنند. ( ابرها)

5. اسب نیست، اما می دود،

نه یک جنگل، بلکه یک سر و صدا. ( رودخانه، نهر).

6. آمد - به پشت بام زد،

او رفت - هیچ کس نشنید. ( باران)

بیایید نگاهی به کره زمین بیندازیم. سیاره ما به دلیل یک سوء تفاهم آشکار، زمین نام گرفت: ¼ از قلمرو آن در خشکی می افتد و همه چیز دیگر آب است. درست است که آن را سیاره آب بنامیم! آب در روی زمین زیاد است، اما آب مطلقاً در طبیعت وجود ندارد، همیشه وجود دارد، برخی ناخالصی ها، برخی از آنها مطلوب هستند، زیرا بدن انسان به آن نیاز دارد. برخی دیگر می توانند برای سلامتی خطرناک باشند و آب را غیرقابل استفاده کنند.

1. آب یک حلال است.

هیچ ماده ای وجود ندارد که حداقل تا حدودی در آب حل نشود. حتی طلا، نقره، آهن، شیشه به میزان ناچیزی در آب حل می شوند. دانشمندان محاسبه کرده اند که مثلاً وقتی یک لیوان چای داغ می نوشیم، حدود 0001/0 گرم لیوان حل شده با آن جذب می کنیم. به دلیل توانایی آب در حل کردن سایر مواد، هرگز نمی توان آن را کاملا خالص نامید.

نشان دادن تجربه:آب به عنوان یک حلال

نمک را در یک لیوان آب بریزید و با قاشق هم بزنید. چه اتفاقی برای کریستال های نمک می افتد؟ آنها کوچکتر و کوچکتر می شوند و به زودی به کلی ناپدید می شوند. اما آیا نمک از بین رفته است؟

خیر او در آب حل شد. ما یک محلول نمک گرفتیم.

اجازه دهید محلول نمک را از صافی عبور دهیم. هیچ چیز روی فیلتر ثابت نشده است. محلول نمک آزادانه از صافی عبور کرد. چه چیزی راه حل نامیده می شود؟

راه حل - مایع حاوی مواد خارجی که به طور مساوی در آن توزیع شده است .

نشان دادن تجربه:تجربه با خاک رس

بیایید همین آزمایش را با خاک رس انجام دهیم. ذرات خاک رس در آب شناور می شوند. بیایید آب را از فیلتر عبور دهیم. آب از آن عبور کرد و ذرات خاک رس روی فیلتر ماند.

از این تجربه می توان نتیجه گرفت که خاک رس در آب حل نمی شود.

تفاوت بین نتایج این دو آزمایش چیست؟ ( آب با نمک محلول شفاف است، اما آب با خاک رس نیست)

در واقع، آب طبیعی می تواند حاوی ذرات مختلفی باشد که در آن حل نمی شوند. این ذرات باعث کدر شدن آن می شوند. در این مورد آنها صحبت می کنند سیستم های تعلیق... پس از مدتی ایستادن، مایع کدر شفاف می شود. ذرات نامحلول این ماده به پایین فرو می روند. و در محلول ها هر چقدر هم که بایستند، مواد به ته نمی رسند.

مردم مدتهاست متوجه شده اند که آبی که در ظروف نقره ریخته می شود برای مدت طولانی خراب نمی شود. واقعیت این است که حاوی نقره محلول است که تأثیر مضری بر باکتری های موجود در آب دارد. آب "نقره ای" توسط فضانوردان در طول پرواز استفاده می شود.

چگونه می توان آب نقره را در خانه درست کرد؟

نه تنها مواد جامد و مایع در آب حل می شوند، بلکه گازها نیز در آب حل می شوند: اکسیژن، نیتروژن، دی اکسید کربن.

ماهی ها، گیاهان و حیوانات اکسیژن محلول در آب را تنفس می کنند.

دریافت آب گازدار بر اساس حل شدن دی اکسید کربن در آب است.

تربیت بدنی "آب آب نیست"

یک بازی ذهن آگاهی من کلمات را نام می برم اگر کلمه نام برده به معنای آب (ابر) باشد، بچه ها باید بایستند. اگر شی یا پدیده ای به طور غیرمستقیم با آب (کشتی) مرتبط باشد، کودکان دست خود را بالا می برند. اگر شی یا پدیده ای نامیده شود که هیچ ارتباطی با آب (باد) نداشته باشد، کودکان دست خود را کف می زنند.

گودال، قایق، باران، ماسه، آبشار، سنگ، غواص، برف، درخت، ساحل، مهر، ماشین، ابر.

2. کار آب در طبیعت.

بسیاری از پدیده های روی سطح زمین شامل آب است.

بنابراین، نهرهای آب مذاب، با هم متحد می شوند، به نهرهای مهیب تبدیل می شوند و می توانند ویرانی بزرگی را به همراه داشته باشند. اینگونه دره ها تشکیل می شوند ( نمایش "نقشه برجسته"، "تشکیل دره").

آب لایه بالایی خاک حاصلخیز را از بین می برد.

تحت تأثیر آب، سنگ ها به آرامی از بین می روند ( داستان با توجه به جدول "آب و هوا".). ضرب المثلی در بین مردم وجود دارد که می گویند آب سنگ را از بین می برد.

هنگامی که آب به داخل زمین نفوذ می کند، سنگ های مختلف را فرسایش داده و حل می کند. اینگونه است که حفره های زیرزمینی - غارها ( جدول "غارها").

بلایای طبیعی وحشتناک مانند سیل و سونامی به خوبی شناخته شده است.

در هنگام سیل و سونامی، آب پل ها را تخریب می کند، بانک ها و ساختمان ها را تخریب می کند، محصولات گیاهان زراعی را از بین می برد و جان انسان ها را می گیرد.

پیام دانشجویی "سیل".

سیل عبارت است از طغیان یک منطقه، سکونتگاه ها، تأسیسات صنعتی و کشاورزی و ایجاد خسارت. سیل منجر به تخریب امکانات اقتصادی، مرگ محصولات کشاورزی، جنگل ها و تخلیه اجباری جمعیت از منطقه سیل شده می شود. سیل که نه تنها منجر به تخریب، بلکه منجر به تلفات انسانی می شود، نامیده می شود فاجعه بار.

آنها می توانند ناشی از بارندگی های شدید، آب شدن دوستانه برف ها پس از یک زمستان برفی باشند.

پیام دانش آموز "سونامی"

سونامی یک پدیده طبیعی نادر اما بسیار وحشتناک است. کلمه "سونامی" در زبان ژاپنی به معنای "موج بزرگی است که خلیج را سیل می کند." این امواج می توانند ناچیز و حتی نامحسوس باشند، اما می توانند فاجعه بار نیز باشند. سونامی های ویرانگر عمدتاً توسط زمین لرزه های قوی زیر آب در اعماق زیاد دریاها و اقیانوس ها و همچنین فوران های آتشفشانی زیر آب ایجاد می شوند. در عین حال میلیاردها تن آب در بازه های زمانی کوتاه به حرکت در می آید. امواج کم ظاهر می شوند که با سرعت یک هواپیمای جت در امتداد سطح اقیانوس حرکت می کنند - 700-800 کیلومتر در ساعت.

در اقیانوس های باز، حتی مهیب ترین سونامی ها اصلا خطرناک نیستند. وقتی امواج سونامی به منطقه آب های کم عمق ساحلی نزدیک می شود، تراژدی ها اتفاق می افتد. در ساحل، امواج به 10-15 متر و بیشتر می رسد.

عواقب سونامی ها می تواند فاجعه بار باشد: آنها باعث ویرانی عظیمی می شوند و صدها هزار جان انسان را می گیرند.

بیشترین تعداد سونامی از سواحل اقیانوس آرام (حدود یک بار در سال) منشا می گیرد.

معلم:آب در همه این مثال ها چه کاری انجام می دهد؟

(مخرب)

اما آب بیشتر از کارهای مخرب انجام می دهد. در طول سیلاب های بهاری، آب رودخانه گل و لای حاصلخیز را به برخی از مناطق زمین می آورد. پوشش گیاهی به خوبی روی آنها رشد می کند.

هیچ فرآیند واحدی در موجودات زنده بدون مشارکت آب انجام نمی شود. گیاهان برای جذب مواد از خاک به آن نیاز دارند، آنها را در امتداد ساقه، برگها، به شکل محلول برای جوانه زدن بذر حرکت می دهند.

همه زنده و غیر زنده: هر خاک، سنگ، همه اشیا، اجسام، موجودات - از آب تشکیل شده است.

به عنوان مثال، در بدن انسان، آب 60 تا 80 درصد از کل جرم را تشکیل می دهد.

آب نقش مهمی در زندگی جامعه بشری دارد. انسان مخازن را به مسیرهای حمل و نقل تبدیل کرد، جریان رودخانه ها - منبع برق ارزان.

آب زیستگاه بسیاری از موجودات زنده است که در خشکی یافت نمی شوند (ف تکه ای از ویدیوی فیلم "ساکنان دریاها و اقیانوس ها")

منابع آب ثروت ملی کشور ما است که نیاز به مراقبت دقیق دارد: حسابداری دقیق، حفاظت از آلودگی، استفاده اقتصادی.

معلم: Aآیا همیشه از آب کم استفاده می کنیم؟

شخص را برای همیشه به خاطر بسپار:

نماد زندگی روی زمین آب است!

آن را ذخیره کنید و مراقبت کنید -

ما در این سیاره تنها نیستیم!

III... لنگر انداختن

1. سوالات:

الف) نام همه دریاها و اقیانوس ها با هم چیست؟ اقیانوس جهانی)

ب) نه دریا، نه خشکی - کشتی ها شناور نیستند و شما نمی توانید راه بروید ( باتلاق)

ب) اطراف آب و آشامیدن - دردسر ( دریا)

د) حدس بزنید در مورد چه ماده ای صحبت می کنیم: این ماده در طبیعت بسیار رایج است، اما عملاً به صورت خالص وجود ندارد. زندگی بدون این ماده غیرممکن است. در میان مردمان باستان، آن را نماد جاودانگی و باروری می دانستند. به طور کلی، فوق العاده ترین مایع جهان است. چیست؟ ( اب).

2. بازی "غیر ضروری را رد کنید" (کارت هایی با تکلیف روی میز دانش آموزان)

تکلیف: یک کلمه اضافی را حذف کنید و توضیح دهید که چرا؟

الف) برف، یخ، بخار، تگرگ.

ب) باران، دانه برف، دریا، رودخانه.

ج) تگرگ، بخار آب، برف، باران.

3. و اکنون کار بعدی. جاهای خالی متن را پر کنید:

آب ... حلال. مواد جامد در آن حل می شوند.

به عنوان مثال ...: مواد مایع، به عنوان مثال ... مواد گازی،

مثلا…

از این نظر در طبیعت یافتن ... آب غیر ممکن است.

4. بازی "اموال اضافی"

تکلیف: خاصیتی که در مورد آب صدق نمی کند خط بکشید.

ویژگی:

الف) رنگ دارد، رنگ ندارد.

ب) مزه، بی مزه.

ج) بو دارد، بو ندارد.

د) مات، شفاف.

ه) دارای سیالیت است، سیالیت ندارد.

و) به سرعت گرم می شود و به سرعت سرد می شود، به آرامی گرم می شود و به آرامی سرد می شود.

ز) ماسه و گچ را حل می کند، نمک و شکر را حل می کند.

ح) شکل دارد، شکل ندارد.

در پس زمینه موسیقی

معلم:

آب یک هدیه طبیعی شگفت انگیز است،

زنده، سیال و آزاد

او تصاویر زندگی ما را نقاشی می کند.

در سه جنبه مهم آن.

حالا مثل نهر می‌پیچد، بعد مثل رودخانه،

که از شیشه به زمین می ریزد.

در یک تکه یخ نازک یخ می زند،

یک دانه برف با نام زیبا.

سبکی بخار را به خود می گیرد:

بود - و ناگهان او رفت.

کارگر بزرگ وودیتسا،

خوب، چگونه می تواند او را تحسین نکند.

او در ابرها به سمت ما شناور است

با برف و باران تغذیه می کند

و ویران می کند و تحمیل می کند

و بنابراین او از ما مراقبت می کند.

IV... مشق شب§ 23، کتاب کار وظیفه 77. ص 45

انرژی تشکیل مولکول های آب زیاد است، 242 کیلوژول در مول است. این امر پایداری آب در شرایط طبیعی را توضیح می دهد. پایداری، همراه با ویژگی های الکتریکی و ساختار مولکولی، آب را به یک حلال تقریباً جهانی برای بسیاری از مواد تبدیل می کند. ثابت دی الکتریک بالا بیشترین قدرت انحلال آب را در رابطه با موادی که مولکول های آنها قطبی هستند تعیین می کند. از میان مواد معدنی، بسیاری از نمک ها، اسیدها و بازها در آب محلول هستند. از بین مواد آلی، فقط آنهایی محلول هستند که در مولکول های آنها گروه های قطبی بخش قابل توجهی را تشکیل می دهند - بسیاری از الکل ها، آمین ها، اسیدهای آلی، قندها و غیره.

انحلال مواد در آب با تشکیل پیوندهای ضعیف بین مولکول ها یا یون ها و مولکول های آب همراه است. این پدیده هیدراتاسیون نامیده می شود. برای مواد با ساختار یونی، تشکیل پوسته های هیدراتاسیون در اطراف کاتیون ها به دلیل پیوند دهنده-گیرنده با جفت تک الکترون های اتم اکسیژن مشخص است. هر چه شعاع آنها کوچکتر و بار بیشتر باشد، کاتیون ها هیدراته تر هستند. آنیون ها که معمولاً هیدراته کمتری نسبت به کاتیون ها دارند، مولکول های هیدروژن را به مولکول های آب متصل می کنند.

در فرآیند انحلال مواد، مقدار گشتاور الکتریکی دوقطبی مولکول های آب تغییر می کند، جهت گیری فضایی آنها تغییر می کند، برخی از پیوندهای هیدروژنی شکسته می شوند و پیوندهای هیدروژنی دیگر تشکیل می شوند. این پدیده ها با هم منجر به بازسازی ساختار داخلی می شوند.

حلالیت مواد جامد در آب به ماهیت این مواد و دما بستگی دارد و بسیار متفاوت است. افزایش دما در بیشتر موارد حلالیت نمک ها را افزایش می دهد. با این حال، حلالیت ترکیباتی مانند CaSO 4 2H 2 O، Ca (OH) 2 با افزایش دما کاهش می یابد.

با انحلال متقابل مایعاتی که یکی از آنها آب است، موارد مختلفی امکان پذیر است. به عنوان مثال، الکل و آب به هر نسبت با یکدیگر مخلوط می شوند، زیرا هر دو قطبی هستند. بنزین (مایع غیر قطبی) عملاً در آب نامحلول است. رایج ترین مورد حلالیت متقابل محدود است. به عنوان مثال سیستم های آب - اتر و آب - فنل است. هنگامی که گرم می شود، حلالیت متقابل برای برخی از مایعات افزایش می یابد، برای برخی دیگر کاهش می یابد. به عنوان مثال، برای سیستم آب - فنل، افزایش دمای بالای 68 درجه سانتیگراد منجر به حلالیت نامحدود متقابل می شود.

گازها (به عنوان مثال، NH 3، CO 2، SO 2) به راحتی در آب محلول هستند، به عنوان یک قاعده، زمانی که آنها وارد تعامل شیمیایی با آب می شوند. معمولاً حلالیت گازها کم است. با افزایش دما، حلالیت گازها در آب کاهش می یابد.

لازم به ذکر است که حلالیت اکسیژن در آب تقریبا 2 برابر بیشتر از حلالیت نیتروژن است. در نتیجه ترکیب هوای محلول در آب مخازن یا تاسیسات تصفیه با هوای جوی متفاوت است. هوای محلول با اکسیژن غنی می شود که برای موجوداتی که در محیط آبی زندگی می کنند بسیار مهم است.

برای محلول های آبی، و همچنین برای هر محلول دیگر، کاهش نقطه انجماد و افزایش نقطه جوش مشخصه است. یکی از خصوصیات کلی محلول ها در پدیده اسمز نمود پیدا می کند. اگر دو محلول با غلظت های مختلف توسط یک پارتیشن نیمه تراوا از هم جدا شوند، مولکول های حلال از یک محلول رقیق به یک محلول غلیظ از طریق آن نفوذ می کنند. مکانیسم اسمز را می توان فهمید اگر در نظر بگیریم که طبق اصل طبیعی کلی، همه سیستم های مولکولی به حالت یکنواخت ترین توزیع تمایل دارند (در مورد دو محلول - تمایل به یکسان سازی غلظت ها در هر دو طرف). از پارتیشن).

رایج ترین حلال در سیاره ما آب است. بدن یک فرد متوسط ​​با وزن 70 کیلوگرم حدود 40 کیلوگرم آب دارد. در این حالت حدود 25 کیلوگرم آب مایع درون سلولی و 15 کیلوگرم مایع خارج سلولی است که شامل پلاسمای خون، مایع بین سلولی، مایع مغزی نخاعی، مایع داخل چشمی و محتویات مایع دستگاه گوارش است. در حیوانات و گیاهان، آب معمولاً بیش از 50٪ است و در برخی موارد میزان آب به 90-95٪ می رسد.

آب به دلیل خواص غیرعادی خود یک حلال منحصر به فرد است که کاملاً برای زندگی سازگار است.

اول از همه، آب به خوبی ترکیبات یونی و قطبی را حل می کند. این خاصیت آب تا حد زیادی با ثابت دی الکتریک بالای آن (5/78) مرتبط است.

دسته بی شمار دیگری از موادی که به خوبی در آب حل می شوند شامل ترکیبات آلی قطبی مانند قندها، آلدئیدها، کتون ها، الکل ها است. حلالیت آنها در آب با تمایل مولکول های آب برای تشکیل پیوندهای قطبی با گروه های عاملی قطبی این مواد، به عنوان مثال، با گروه های هیدروکسیل الکل ها و قندها یا با اتم اکسیژن گروه کربونیل آلدئیدها و کتون ها توضیح داده می شود. در زیر نمونه هایی از پیوندهای هیدروژنی وجود دارد که برای حلالیت مواد در سیستم های بیولوژیکی مهم هستند. به دلیل قطبیت زیاد آب باعث هیدرولیز مواد می شود.

از آنجایی که آب بخش اصلی محیط داخلی بدن است، فرآیندهای جذب، حرکت مواد مغذی و محصولات متابولیک را در بدن فراهم می کند.

لازم به ذکر است که آب محصول نهایی اکسیداسیون بیولوژیکی مواد به ویژه گلوکز است. تشکیل آب در نتیجه این فرآیندها با آزاد شدن مقدار زیادی انرژی - تقریباً 29 کیلوژول در مول همراه است.

سایر خواص غیرعادی آب نیز مهم هستند: کشش سطحی بالا، ویسکوزیته کم، نقطه ذوب و جوش بالا، و چگالی بالاتر در حالت مایع نسبت به حالت جامد.

آب با حضور پیوندهایی مشخص می شود - گروه هایی از مولکول ها که با پیوندهای هیدروژنی به هم متصل شده اند.

بسته به تمایل به آب، گروه های عاملی ذرات محلول به آبدوست (جذب آب)، به راحتی توسط آب حل می شوند، آبگریز (آب دفع کننده) و دودوست تقسیم می شوند.

گروه های آبدوست شامل گروه های عاملی قطبی هستند: هیدروکسیل -OH، آمینو -NH 2، تیول -SH، کربوکسیل -COOH. به گروه های آبگریز - غیر قطبی، مانند رادیکال های هیدروکربنی: CH3- (CH 2) p -، C 6 H 5 -. موادی (اسیدهای آمینه، پروتئین ها) که مولکول های آنها دارای هر دو گروه آبدوست (-OH، -NH 2، -SH، -COOH) و گروه های آبگریز هستند: (CH 3 - (CH 2) p. - C 6 H 5 -).

هنگامی که مواد آمفی‌فیل حل می‌شوند، ساختار آب در نتیجه برهمکنش با گروه‌های آبگریز تغییر می‌کند. درجه ترتیب مولکول های آب نزدیک به گروه های آبگریز افزایش می یابد و تماس مولکول های آب با گروه های آبگریز به حداقل می رسد. هنگامی که گروه های آبگریز با هم متحد می شوند، مولکول های آب را از ناحیه خود بیرون می راند.

روش های تصفیه آب- راه های جداسازی آب از ناخالصی ها و عناصر ناخواسته. چندین روش تمیز کردن وجود دارد و همه آنها به سه گروه از روش ها تقسیم می شوند:

مکانیکی

فیزیکوشیمیایی

بیولوژیکی

ارزانترین - تمیز کردن مکانیکی - برای رهاسازی مواد معلق استفاده می شود. روش های اصلی صاف کردن، ته نشینی و فیلتر کردن است. آنها به عنوان مراحل اولیه اعمال می شوند.

تصفیه شیمیایی برای جداسازی ناخالصی های معدنی محلول از فاضلاب استفاده می شود. هنگامی که فاضلاب با معرف تصفیه می شود، خنثی می شود، ترکیبات محلول آزاد می شود و پساب تغییر رنگ داده و ضد عفونی می شود.

تصفیه فیزیکوشیمیایی برای تصفیه فاضلاب از ذرات درشت و ریز پراکنده، ناخالصی های کلوئیدی و ترکیبات محلول استفاده می شود. یک روش تمیز کردن با کارایی بالا، اما در عین حال گران قیمت.

روش های بیولوژیکی برای حذف ترکیبات آلی محلول استفاده می شود. این روش بر اساس توانایی میکروارگانیسم ها در تجزیه ترکیبات آلی محلول است.

در حال حاضر، از کل مقدار فاضلاب، 68 درصد کل فاضلاب ها تحت تصفیه مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی 3 درصد، بیولوژیکی 29 درصد است. در آینده قرار است سهم تصفیه بیولوژیکی به 80 درصد افزایش یابد که این امر باعث بهبود کیفیت آب تصفیه شده خواهد شد.

روش اصلی بهبود کیفیت درمان انتشارات مضر توسط شرکت ها در اقتصاد بازار، سیستم جریمه و همچنین سیستم هزینه استفاده از امکانات تصفیه است.

هالوژن ها(از یونانی ἁλός - نمک و γένος - تولد، منشأ؛ گاهی اوقات از نام قدیمی استفاده می شود. هالیدها) - عناصر شیمیایی گروه هفدهم جدول تناوبی عناصر شیمیایی D.I.Mendeleev (طبق طبقه بندی قدیمی - عناصر زیر گروه اصلی گروه VII).

تقریباً با تمام مواد ساده به جز برخی از غیر فلزات واکنش نشان می دهد. همه هالوژن ها عوامل اکسید کننده پرانرژی هستند، بنابراین آنها در طبیعت فقط به شکل ترکیبات یافت می شوند. با افزایش شماره سریال، فعالیت شیمیایی هالوژن ها کاهش می یابد، فعالیت شیمیایی یون های هالید F -، Cl -، Br -، I -، At - کاهش می یابد.

هالوژن ها شامل فلوئور F، کلر کلر، برم Br، ید I، استاتین At و همچنین (به طور رسمی) عنصر مصنوعی ununseptium Uus هستند.

همه هالوژن ها غیر فلزی هستند. در سطح انرژی خارجی، 7 الکترون اکسیدان قوی هستند. هنگام تعامل با فلزات، یک پیوند یونی ایجاد می شود و نمک ها تشکیل می شوند. هالوژن ها (به جز F)، هنگام برهم کنش با عناصر الکترونگاتیو بیشتر، می توانند خواص کاهشی را تا بالاترین حالت اکسیداسیون +7 از خود نشان دهند.

ویژگی های شیمی فلوئور

الکترونگاتیوترین عنصر جدول تناوبی، همه چیز در جو فلوئور می سوزد، حتی اکسیژن!

بافلوئور آزاد گازی به رنگ زرد متمایل به سبز با بوی تند و نامطبوع است. چگالی آن در هوا 1.13، نقطه جوش آن -187 درجه سانتیگراد و نقطه ذوب آن -219 درجه سانتیگراد است. جرم اتمی نسبی فلوئور 19 است. فلوئور در تمام ترکیبات آن تک ظرفیتی است. اتم های فلوئور با هم ترکیب می شوند و مولکول های دو اتمی را تشکیل می دهند.

فلوئور به طور مستقیم یا غیرمستقیم با سایر عناصر، از جمله برخی گازهای بی اثر، ترکیباتی را تشکیل می دهد.

فلوئور حتی در دمای 252- درجه سانتیگراد با هیدروژن ترکیب می شود. در این دما، هیدروژن به مایع تبدیل می‌شود و فلوئور جامد می‌شود، و با این حال واکنش با انتشار گرما چنان قوی ادامه می‌یابد که انفجار رخ می‌دهد. برای مدت طولانی، ترکیب فلوئور با اکسیژن شناخته نشده بود، اما در سال 1927، شیمیدانان فرانسوی موفق به بدست آوردن دی فلورید اکسیژن شدند که از اثر فلوئور بر روی یک محلول قلیایی ضعیف تشکیل شده بود:

2F 2 + 2NаОН = 2NаF + OF 2 + H 2 O.

فلوئور مستقیماً با نیتروژن ترکیب نمی شود، اما متخصص معروف فلوئور Otto Ruff موفق شد نیتروژن تری فلوراید NF 3 را در سال 1928 به طور غیر مستقیم بدست آورد. سایر ترکیبات فلوئور حاوی نیتروژن نیز شناخته شده اند. گوگرد تحت اثر خود در هنگام قرار گرفتن در معرض هوا مشتعل می شود. زغال چوب در یک جو فلوئور در دمای محیط مشتعل می شود.

ساده ترین وسیله خاموش کردن آتش - آب - در جریان فلوئور با شعله بنفش روشن می سوزد.

همه فلزات، تحت شرایط خاص، با فلوئور برهمکنش می‌کنند. فلزات قلیایی در جو آن در دمای اتاق مشتعل می شوند. نقره و طلا در سرما بسیار آهسته با فلوئور برهمکنش می‌کنند و وقتی گرم می‌شوند در آن می‌سوزند. پلاتین در شرایط عادی با فلوئور واکنش نمی دهد، اما وقتی تا دمای 500 تا 600 درجه سانتیگراد گرم می شود، می سوزد.

از ترکیبات هالوژن های دیگر با فلزات، فلوئور هالوژن های آزاد را جایگزین می کند و جای آنها را می گیرد. همچنین اکسیژن به راحتی توسط فلوئور از اکثر ترکیبات اکسیژن جابجا می شود. بنابراین، به عنوان مثال، فلوئور آب را با آزاد شدن اکسیژن (با مخلوطی از ازن) تجزیه می کند:

H 2 O + F 2 = 2HF + O.

فلوئور از ترکیب با هیدروژن یک ترکیب گازی - هیدروژن فلوراید HF را تشکیل می دهد. محلول های آبی هیدروژن فلوراید اسید هیدروفلوئوریک نامیده می شود. گازی HF گازی بی رنگ با بوی تند است که برای اندام های تنفسی و غشاهای مخاطی بسیار مضر است. روش معمول برای تولید آن اثر اسید سولفوریک بر روی فلورسپار CaF 2 است:

CaF 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2HF.

مولکول های هیدروژن فلوراید با توانایی ارتباط آنها (اتصال) مشخص می شود. در دمای حدود 90 درجه سانتیگراد، یک مولکول HF ساده با وزن مولکولی نسبی 20 به دست می آید، اما زمانی که دما به 32 درجه سانتیگراد کاهش می یابد، اندازه گیری ها منجر به فرمول دوگانه H 2 F 2 می شود. در نقطه جوش هیدروژن فلوراید برابر با 19.4 درجه سانتیگراد، پیوندهای H 3 F 3 و H 4 F 4 ظاهر می شوند. در دماهای پایین تر، ترکیبات هیدروژن فلوراید پیچیده تر است.

اسید هیدروفلوئوریک روی تمام فلزات به جز طلا و پلاتین اثر می گذارد. هیدروفلوریک اسید روی مس و نقره بسیار کند عمل می کند. محلول های ضعیف آن مطلقاً تأثیری بر قلع، مس و برنز ندارد.

مقاوم در برابر هیدروفلوئوریک اسید و سرب که با لایه ای از فلوراید سرب پوشانده شده است که فلز را از تخریب بیشتر محافظت می کند. بنابراین، سرب همچنین به عنوان ماده ای برای تجهیزات تولید اسید هیدروفلوئوریک عمل می کند.

تمایل مولکول های HF به پیوند منجر به این واقعیت می شود که علاوه بر نمک های متوسط ​​اسید هیدروفلوئوریک، نمک های اسیدی نیز شناخته می شوند، به عنوان مثال، KHF 2 (فلوئور از آن با الکترولیز به دست می آید). این تفاوت آن با سایر اسیدهای هیدروهالیک است که فقط نمک های متوسط ​​​​می دهند.

یکی از ویژگی های اسید هیدروفلوئوریک، که آن را از سایر اسیدها متمایز می کند، اثر بسیار سبک آن بر روی سیلیس SiO 2 و نمک های اسید سیلیسیک است.

SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O.

سیلیکون تترا فلوراید SiF 4 گازی است که در طی واکنش خارج می شود.

اسید هیدروفلوئوریک بر روی سیلیس که بخشی از شیشه است، باعث خوردگی شیشه می شود، بنابراین نمی توان آن را در ظروف شیشه ای ذخیره کرد.

از مواد آلی، اسید هیدروفلوئوریک روی کاغذ، چوب، چوب پنبه عمل می کند و آنها را زغال می کند. روی پلاستیک ضعیف عمل می کند، به هیچ وجه روی پارافین اثر نمی گذارد، که هنگام ذخیره اسید هیدروفلوئوریک در ظروف ساخته شده از این ماده استفاده می شود.

افچنبره در طبیعت بسیار رایج است. درصد آن در پوسته زمین نزدیک به محتوای عناصری مانند نیتروژن، گوگرد، کروم، منگنز و فسفر است. با این حال، تنها دو ماده معدنی فلوراید دارای اهمیت صنعتی هستند - فلورسپار و کرایولیت. علاوه بر این، فلوئور به مقدار نسبتاً کمی در ترکیب آپاتیت ها وجود دارد. هنگامی که فسفات های طبیعی به کودهای مصنوعی تبدیل می شوند، ترکیبات فلوراید به عنوان محصولات جانبی به دست می آیند.

فلورسپار، که در غیر این صورت فلوریت یا فلوریت نامیده می شود، در ترکیب آن فلوراید کلسیم CaF 2 است. در طبیعت، فلورسپار می تواند هم به صورت کریستال های منفرد و هم به صورت توده های پیوسته وجود داشته باشد. زمین شناسان تشکیل رسوبات فلورسپار را به شرح زیر توضیح می دهند. هنگامی که جرم زمانی مایع پوسته زمین سرد شد، شکاف ها و حفره هایی در داخل آن ایجاد شد. هنگامی که محلول‌ها یا گازهای آتشفشانی حاوی فلوئور به چنین حفره‌هایی که در داخل سنگ‌های حاوی کلسیم به وجود می‌آیند نفوذ می‌کنند، برهم‌کنشی بین کلسیم سنگ و فلوئور محلول یا گاز رخ می‌دهد. در نتیجه این تعامل، حفره ها با توده ای از فلوراید کلسیم پر شدند. این خاستگاه فلورسپار است.

تنوع رنگ فلورسپار قابل توجه است: می تواند کاملاً بی رنگ (شفاف)، سفید، صورتی، آبی، سبز، قرمز، بنفش باشد. رایج ترین رنگ ها سبز و بنفش هستند.

ذخایر قدرتمند فلورسپار در ایالت های ایلینوی، کنتاکی، کلرادو آمریکا یافت می شود.

فلوئور اولیه تاکنون تنها کاربرد گسترده خود را پیدا کرده است: در ضدعفونی آب آشامیدنی. اما بر خلاف کلر آنالوگ آن، که به طور مستقیم به همین منظور عمل می کند، فلوئور در اینجا به طور غیر مستقیم استفاده می شود. اثر فلوئور روی آب باعث تولید ازن می شود که برای استریل کردن آب آشامیدنی استفاده می شود.

به هر حال، فلوراید با آب آشامیدنی وارد بدن ما می شود. با کمبود فلوراید، مقاومت مینای دندان در برابر اسیدهای موجود در غذا کاهش می یابد.

بسیاری از مواد فلوئوردار برای علم و فناوری مدرن بسیار مهم هستند. ترکیبات فلوئور با کربن که فلوئوروکربن نامیده می شوند بسیار اهمیت دارند. آنها در طبیعت رخ نمی دهند و منحصراً مصنوعی به دست می آیند. فلوروکربن ها دارای تعدادی خواص ارزشمند هستند: نمی سوزند، خورده نمی شوند، پوسیده نمی شوند و غیره. امکانات کاربرد عملی آنها به طور مداوم در حال گسترش است. به عنوان مثال، مشتقات فلوئوروکلرین ساده ترین هیدروکربن ها (CH 4 و غیره) - به اصطلاح فریون ها -آنها به طور گسترده ای به عنوان مبرد در واحدهای تبرید در کشتی ها، واگن های راه آهن، یخچال های خانگی و غیره استفاده می شوند.

کلر مولکولی و ترکیبات اصلی آن

ابفراوان ترین ماده روی زمین است و حدود چهار پنجم سطح زمین را می پوشاند. این تنها ترکیب شیمیایی است که به طور طبیعی به شکل مایع، جامد (یخ) و گاز (بخار آب) وجود دارد. آب در صنعت، زندگی روزمره و در عمل آزمایشگاهی نقش حیاتی دارد. حفظ زندگی کاملا ضروری است. حدود دو سوم بدن انسان را آب تشکیل می دهد و بسیاری از غذاها عمدتاً آب هستند.

ساختار و خواص فیزیکی آب Vاستانیسلاو کانیتزارو، شیمیدان ایتالیایی دهه 1860، در حال بررسی ترکیبات آلی حاوی گروه های -OH، به نام او هیدروکسیلدر نهایت مشخص شد که آب دارای فرمول H 2 0 است.

آب یک ترکیب مولکولی کووالانسی است.ارتباط O-N قطبی کووالانسی؛زاویه - 104.5 درجه. اکسیژن، به عنوان یک اتم الکترونگاتیو تر (الکتروننگاتیوی توانایی جذب کل چگالی الکترون به سمت خود در طول تشکیل یک پیوند است) چگالی الکترون مشترک با اتم هیدروژن را به سمت خود می کشد. وبنابراین حامل یک بار منفی جزئی است. اتم های هیدروژن که چگالی الکترون از آن جابجا می شود، بار مثبت جزئی دارند. بنابراین، مولکول آب است دوقطبی،آن ها دارای نواحی دارای بار مثبت و منفی آب مایعی شفاف و بی رنگ با تعدادی خواص فیزیکی غیرعادی است. به عنوان مثال، دارای نقاط انجماد و جوش و کشش سطحی غیرعادی بالا است. یکی از ویژگی های نادر آب این است که چگالی آن در حالت مایع در دمای 4 درجه سانتی گراد بیشتر از چگالی یخ است. بنابراین یخ روی سطح آب شناور می شود. این خواص غیرعادی آب با وجود پیوندهای هیدروژنی در آن توضیح داده می شود که مولکول ها را در حالت مایع و جامد به یکدیگر متصل می کند. آب جریان الکتریکی را به خوبی هدایت نمی کند، اما اگر مقدار کمی از مواد یونی در آن حل شود، رسانای خوبی می شود.

خواص شیمیایی آب

1... واکنش های اسید و بازآب دارد آمفوتریکخواص این بدان معنی است که می تواند هم به عنوان اسید و هم به عنوان باز عمل کند. خواص آمفوتریک آن به دلیل توانایی آب در خود یونیزه شدن است:

این اجازه می دهد تا آب از یک طرف گیرنده پروتون باشد: و از طرف دیگر یک اهدا کننده پروتون:

2. واکنش های ردوکسآب این توانایی را دارد که به عنوان عمل کند عامل اکسید کننده،و در نقش کاهندهاین فلزات واقع در سری الکتروشیمیایی ولتاژ بالای قلع را اکسید می کند. مثلاً در واکنش بین سدیم و آب

فرآیند اکسیداتیو زیر رخ می دهد:

در این واکنش، آب نقش یک عامل کاهنده را ایفا می کند:

نمونه دیگری از واکنش مشابه، برهمکنش بین منیزیم و بخار آب است:

آب به عنوان یک عامل اکسید کننده در فرآیندهای خوردگی عمل می کند. به عنوان مثال، یکی از فرآیندهایی که در هنگام زنگ زدن آهن رخ می دهد به شرح زیر است:

آب یک عامل کاهنده مهم در فرآیندهای بیوشیمیایی است. به عنوان مثال، برخی از مراحل چرخه اسید سیتریک شامل بازیابی آب است:

این فرآیند انتقال الکترون در کاهش ترکیبات آلی فسفات در طول فتوسنتز نیز اهمیت زیادی دارد. چرخه اسید سیتریک و فتوسنتز فرآیندهای پیچیده ای هستند که شامل یک سری واکنش های شیمیایی متوالی است. در هر دو مورد، فرآیندهای انتقال الکترون که در آنها اتفاق می افتد هنوز به طور کامل درک نشده است.

• 3.هیدراتاسیونمولکول های آب می توانند هم کاتیون ها و هم آنیون ها را حل کنند. این فرآیند نامیده می شود هیدراتاسیونآب هیدراته در کریستال های نمک را آب تبلور می گویند. مولکول های آب معمولاً با کاتیونی که در آنها حلوله می شوند با پیوندهای هماهنگی مرتبط هستند. محتوای آب هیدراته را در فرمول ماده ذکر کنید: CuS0 4 4H 2 0.
• 4. هیدرولیز.هیدرولیز واکنش یک یون یا مولکول با آب است. نمونه ای از این نوع واکنش، واکنش بین کلرید هیدروژن و آب برای تشکیل اسید هیدروکلریک است. مثال دیگر هیدرولیز کلرید آهن (III) است:

5. برهمکنش با اکسیدهای فلزی فعال: CaO + H 2 0 =

6. برهمکنش با اکسیدهای غیر فلزی:Р 2 0 5 + Н 2 0 = 2НР0 3.

آب به طور گسترده ای به عنوان یک حلال در مواد شیمیایی استفاده می شود

فناوری و همچنین در عمل آزمایشگاهی. این یک حلال جهانی است که برای واکنش های بیوشیمیایی مورد نیاز است. واقعیت این است که آب ترکیبات یونی و همچنین بسیاری از ترکیبات کووالانسی را کاملاً حل می کند. توانایی آب در حل کردن بسیاری از مواد به خوبی به دلیل قطبیت مولکول های آن است که وقتی مواد یونی در آب حل می شوند، حول یون ها قرار می گیرند. آنها را حل کند محلول های آبی مواد یونی الکترولیت هستند. حلالیت ترکیبات کووالانسی در آب به توانایی آنها در ایجاد پیوند هیدروژنی با مولکول های آب بستگی دارد. ترکیبات کووالانسی ساده مانند دی اکسید گوگرد، آمونیاک و کلرید هیدروژن در آب حل می شوند. اکسیژن، نیتروژن و دی اکسید کربن در آب محلول اندکی هستند. بسیاری از ترکیبات آلی حاوی اتم های عناصر الکترونگاتیو، مانند اکسیژن یا نیتروژن، در آب محلول هستند. به عنوان مثال، اجازه دهید اتانول C 2 H 5 OH، اسید استیک CH3COOH، شکر Ci 2 H 22 0 6 را نشان دهیم. وجود املاح غیرفرار در آب، مانند کلرید سدیم یا شکر، فشار بخار و نقطه انجماد آب را کاهش می دهد، اما نقطه جوش آن را افزایش می دهد. وجود نمک های محلول کلسیم و منیزیم در آب (سختی آب) استفاده از آن را در فرآیندهای تکنولوژیکی دشوار می کند.

سختیآب به زیر تقسیم می شود موقت (کربنات،به دلیل وجود بی کربنات کلسیم Ca (HC0 3) 2

و منیزیم منیزیم (HCO3) 2) و دائمی (غیر کربناته)سختی. طبق GOST R 52029-2003، سختی بر حسب درجه سختی (°F) بیان می شود، که مربوط به غلظت عنصر خاکی قلیایی است، که عددی برابر با "/ 2 مول آن است، که بر حسب میلی گرم در dm 3 (گرم) بیان می شود. / متر 3) سختی کل با آب مشخص می شود نرم(حداکثر 2 mg-eq / l)، سختی متوسط(2-10 mEq / L) و سخت است(بیش از 10 میلی اکیوالان در لیتر).

سختی آب منابع سطحی در طول سال به طور قابل توجهی در نوسان است. حداکثر در پایان زمستان، حداقل - در هنگام سیل (به عنوان مثال، سختی آب ولگا در ماه مارس 4.3 مگا اکیوان در لیتر، در ماه مه - 0.5 مگا اکیوان در لیتر است). در آب‌های زیرزمینی، سختی معمولاً بیشتر است (تا 80-100 مك‌والان بر لیتر) و در طول سال كمتر تغییر می‌كند.

حلالیت گازهادر آب به دما و فشار جزئی گاز بالای آب بستگی دارد: هر چه دما کمتر و فشار جزئی گاز بالای آب بیشتر باشد، غلظت گاز در مایع بیشتر می شود.

حلالیت اکثر مواد جامدبا افزایش دما افزایش می یابد. هنگامی که یک جامد حل می شود، دو فرآیند رخ می دهد:

• 1) فرآیند تخریب شبکه کریستالی. این فرآیند نیاز به مصرف انرژی دارد، بنابراین چنین است گرماگیر "
• 2) فرآیند تشکیل هیدرات ها (محلول ها) با آزاد شدن انرژی پیش می رود.

گرمای کل انحلال مجموع گرمای این دو فرآیند است، بنابراین انحلال می تواند هم با افزایش و هم با کاهش دما صورت گیرد.

راه حلسیستم همگن (همگن) متشکل از دو یا چند جزء نامیده می شود. اجزای ضروری محلول یک حلال و یک املاح مانند شکر حل شده در آب است. یک حلال می تواند حاوی چندین محلول باشد. به عنوان مثال، هنگام تهیه یک ماریناد، شکر، نمک و اسید استیک در آب حل می شود. مواد حل شدهبا همان حالت مجموع اجزاء، معمولاً اجزایی که کمبود دارند در نظر گرفته می شوند، در حالی که جزء مازاد بر آن در نظر گرفته می شود. حلال.در حالت های مختلف تجمع اجزای یک محلول، معمولاً یک جزء به عنوان حلال در نظر گرفته می شود که حالت تجمع آن با حالت تجمع محلول منطبق است. به عنوان مثال، در مورد محلول های مایع مواد جامد و گاز، بدون توجه به غلظت مواد محلول، همیشه حلال جزء مایع در نظر گرفته می شود. اگر در تهیه محلول از دو مایع استفاده شود، حلال مازاد بر آن است. اگر در تهیه محلول از آب استفاده شود، حلال آن آب است.

در رابطه با آب، عملاً تمام مواد را می توان به دو گروه تقسیم کرد:

1. آب دوست(از یونانی "phileo" - به عشق، داشتن تمایل مثبت به آب ). این مواد دارای یک مولکول قطبی حاوی اتم های الکترونگاتیو (اکسیژن، نیتروژن، فسفر و غیره) هستند. در نتیجه، اتم‌های منفرد چنین مولکول‌هایی نیز بارهای جزئی پیدا می‌کنند و با مولکول‌های آب پیوند هیدروژنی تشکیل می‌دهند. مثال ها: قندها، اسیدهای آمینه، اسیدهای آلی.
2. آبگریز(از یونانی "phobos" - ترس، داشتن تمایل منفی به آب ). مولکول های این گونه مواد غیرقطبی هستند و با یک حلال قطبی مانند آب مخلوط نمی شوند، اما به راحتی در حلال های آلی، به عنوان مثال، در اتر و در چربی ها حل می شوند. یک مثال است هیدروکربن های خطی و حلقوی... شامل بنزن.

علاوه بر این، عملکرد انتقال مایعات داخلی در هر دو جانوران چند سلولی (خون، لنف، همولنف، مایع سلومیک) و گیاهان چند سلولی ارتباط مستقیمی با خاصیت آب به عنوان حلال دارد.

5. آب به عنوان یک معرف.
اهمیت آب با خواص شیمیایی آن نیز مرتبط است - به عنوان یک ماده معمولی که وارد واکنش های شیمیایی با سایر مواد می شود. مهمترین آنها شکافتن آب در اثر نور است ( فتولیز) در فاز نور فتوسنتزمشارکت آب به عنوان یک معرف ضروری در واکنش های تجزیه بیوپلیمرهای پیچیده (این گونه واکنش ها به طور تصادفی نامیده نمی شوند. واکنش های هیدرولیز ). و برعکس، در طی واکنش های تشکیل بیوپلیمر، پلیمریزاسیون، آب آزاد می شود.
سوال 4. یک شیمیدان کدام نادرستی را در عبارت آخر تصحیح می کند؟