Некоторые непонятные задачи и примеры из школьной химии

[gris]

Вот именно для этого и нужен пластилин. Налепив шариков разного размера и цвета, можно из них составлять молекулы, а потом нагядно представлять, как именно протекает реакция, какими частями обмениваются молекулы. Вы находитесь в очень хорошем положении: изучаете химию для себя. Над Вами не стоит злой экзаменатор, не торопит к завтрему выучить 20 вопросов. Можно спокойно и с наслаждением не торопясь изучать материал. Тем более, что есть интернет и огромное количество источников. Даже завидно, честное слово.
Я бы тоже завёл лабораторию. Но столько денег нет. А вот мой одноклассник в школе очень увлекался химией, вечно ставил опыты, собирался на химфак, но пошёл по совершенно другому пути. Прошлым летом я был у него в гостях. Вот у него есть своя лаборатория. Правда, он не ставит каких-то грандиозных целей, а занимается опытами для удовольствия. Откуда я и знаю про все эти колбы и муфельные печи.
Вот собираюсь снова наведаться.

[Droog_Andrey]

Serega Priazovie в сообщении #599453 писал(а):

запомнить у меня какую-нибудь химреакцию и записать её через несколько дней у меня не получается.

Не нужно зазубривать химические реакции. Лучше разобраться в закономерностях, по которым они протекают.

[miflin]

(Оффтоп)

gris в сообщении #599443 писал(а):

miflin, зря Вы обзываетесь.

Наверное, зря... Характер у меня далеко не пушистый...
Просто вот здесь ТС косил как 100%-й троль.
Возможно, исправляется... Счастливого общения!

[Munin]

Когда я был школьником, с огромным удовольствием читал толстый двухтомник "Химия в действии".

А ещё есть такая очаровательная вещь, как хроматография.

[gris]

miflin, тролль опасен деструктивными действиями. И только. На форуме такие действия быстро пресекаются добрыми модераторами. А если кто стилизуется под сельского простодушного стремителя к знаниям, то ничего в этом страшного нет. ТС ведёт диалог в этаком шукшинском стиле, и посмотрите, что в этой теме случилось? Ничего плохого. Напротив, масса хорошего, о чём я уже писал.
Я сам человек доверчивый и меня легко ввести в заблуждение, но даже от этого я лично извлекаю пользу. Я учусь у более опытных и мудрых товарищей спокойно отвечать на каверзные и даже провокационные вопросы, очень характерные для подростков. Это может очень даже пригодится в преподавании, если таковое случится. Хороший учитель не обидится на вопрос с подковыркой и не обратит его против спрашивающего, отвечая насмешкой на насмешку. Он сумеет использовать ситуацию с пользой для ученика.
Так что не беспокойтесь, на форуме в основном люди дружелюбные, но достаточно искушённые в делах виртуального общения, и всяческие попытки тонко потроллить видят издалека. Но, как правило, относятся к ним снисходительно, пока они не выходят за рамки

Вот теперь и хроматограф придётся покупать. А я наивный человек в какие-то там 10 колобаксов хотел уложиться

[miflin]

Ну что ж, gris, признаю: Ваша мудрость
выше моей подозрительности. Снимаю шляпу. Серьёзно, без иронии.

[Droog_Andrey]

Munin в сообщении #599565 писал(а):

Когда я был школьником, с огромным удовольствием читал толстый двухтомник "Химия в действии".

Автор - Фримантл, если что

gris в сообщении #599592 писал(а):

Хороший учитель не обидится на вопрос с подковыркой и не обратит его против спрашивающего, отвечая насмешкой на насмешку. Он сумеет использовать ситуацию с пользой для ученика.

+1

[Munin]

Droog_Andrey в сообщении #599610 писал(а):

Автор - Фримантл, если что

Спасибо, что напомнили!

Точно, а чё это я её не скачал до сих пор? Пошёл скачивать!

gris в сообщении #599592 писал(а):

Вот теперь и хроматограф придётся покупать.

Вовсе нет! Речь идёт о том, чтобы самому всё сделать, штатив, фильтровальная бумага, и терпение.

[Serega Priazovie]

В любом случае я, как говорится, снимаю шляпу перед всеми, кто мне и таким как я, здесь помогает в трудных задачах и вопросах! СПАСИБО всем хорошим людям на этом форуме!!!
СПАСИБО за то, что Вы учите таких недоучек, как я! Учителям тоже всем большое СПАСИБО!

[Serega Priazovie]

Здравствуйте, дорогие товарищи! Ох как меня начала пугать химия - чем больше я читаю, тем больше я запутываюсь. А на некоторые вопросы я начинаю смотреть "как баран на новые ворота". Короче говоря если Вы мне не объясните тут, я их никогда не пойму.
Сейчас я читаю "Хомченко, Окислительно-восстановительные реакции" и вот что мне непонятно:

1. Мне непонятны следующие уравнения:
$2Cl^--2e=Cl_2$
$Cl_2+2e-2Cl^-$
$2Cr^+^6+6e=2Cr^+^3$
$H_2-2e=2H^+$

А что же мне понятно? Например:
$Al-3e=Al^+^3$
$Fe^2^+-e=Fe^+^3$.
В уравнении с алюминием мне например понятно, что алюминий отдает три электрона и поэтому у него степень окисления становится +3. То же и с железом. Автор книги не объясняет, как понимать непонятные для меня 4 уравнения приведённые мною выше.

ВНИМАНИЕ! Кавычки"" означают, что я цитирую учебник.
2. "Степень окисления может быть выражена и дробным числом. Например, в надпероксиде калия $KO_2$ степень окисления кислорода равна $-1/2$, т.к. атом калия имеет степень окисления $+1$, а в данном соединении на один атом калия приходится два атома кислорода. Степень окисления железа в магнитном железняке $Fe_3 O_4$ равна $+8/3$".

Вопрос вот в чём - часто ли встречаются такие реакции, где степень окисления с дробным числом. И как же тогда вычислять такие цифры? Где можно найти примеры таких реакций - потому что Хомченко пишет об этом, а не одного примера у него нет (правда я прочитал только первые 20 страниц - а дальше смысл читать, если я не понимаю уравнения из первого моего вопрос).

3. "Труднее найти степень окисления в соединении, где неизвестна степень окисления ни одного из атомов, например в сульфиде мышьяка $As_2 S_3$. В этом случае следует подумать, какой кислоте соответствует это соединение. Очевидно, сероводородной кислоте $H_2 S$, где степень окисления водорода известна и равна $+1$, а серы $-2$".

Ну что сказать - если автору книги очевидно, что сульфид мышьяка соответствует сероводородной кислоте, то для меня это не то, что очевидно, а вообще непонятно. В этой книге для школьников, по-моему автор перебарщивает, и не договаривает откуда такая очевидность.
Мне очень интересно - а очевидно ли это Вам, и видите ли Вы параллели между этими двумя соединениями. Откуда очевидность? Почему не очевидно это мне, чего я не знаю?

Имеется у меня несколько вопросов по другим темам.

Сейчас я нахожусь в промышленном городе. Недалеко расположен завод.
Я знаю, что на этом ферросплавном заводе очень огромное количество выбросов.
Мне интересно с точки зрения химика вот, что:
4. Какие нужны самые простые приборы для измерения загрязнения в данном районе?
5. Каким образом лаборанты берут пробы воздуха и вычисляют его химический состав?
6. В каком радиусе от завода могут опускаться выбросы на землю и какое их действие на грунтовые воды, например.

И ещё хочу поделиться тем, что меня пугает, как изучающего химию.
Меня пугает огромный объём химической науки.
И я ещё узнал о том, что химия настолько велика, что только одна органическая химия содержит в институтском курсе 12 томов. Ничего ж себе! Это меня пугает, как ученика.
И самое главное вот что для меня - это то, что очень быстро все знания из книг забываются. Жаль, что химия не та наука, как я понял, где теория и практика идут вместе, если ты не лаборант.

Ещё и модератор этого форума, к сожалению закрыл мою прошлую тему, где я задавал вопросы и пытался завести речь о ВВ. Ведь для меня, как для изучающего химию, наиболее интересны ВВ и токсикология, например. Возможно, в прошлой жизни я был минёром. Я ж не знаю. Ну тянет меня к этой теме, я провожу опыты. А вопросы задать негде. Выходит, что уже и тут теория расходится с практикой, только потому, что на эту тему нельзя говорить на этом форуме. Зарегистрировался я и на другом форуме, но там меня встретили такие же как я, а может быть и хуже, и отвечали мне приблизительно, наугад. Хорошо, что я не последовал их советам - то бы точно я уже здоровье потерял.

Ну так это я задавал вопросы чисто практического плана - а с теорией ведь ещё хуже. Теоретические вопросы походу на пиротехническом форуме вообще никто не знает и мало того, даже впервые сталкиваются с такими понятиями как валентность и окисление.
А расчитать, например, мощность взрыва и дальность действия ударной волны способен видимо только тот автор, которого я читаю. Но и его расчёты для меня не совсем подходят, так как автор даёт только часть их. А где же вторая часть? Как расчитать тоже самое в горной местности, например?

Короче говоря, я делаю вывод, что в химии теория и практика очень друг от друга оторваны. И очень много людей, которые знают либо то, либо то.
Очень хочу встретить человека, который бы мне подсказал, как можно приготовить какую-нибудь смесь и чтобы это всё было теоретически и практически грамотно. Но пока что я такого человека не встретил ещё, кроме моей учительницы по химии. Но я уже сказал о том, что для меня она недоступна.

П.С. Нет, правда есть один человек - это моя мама, которая готовит борщ. И рецепт я её знаю . Так же она готовит кексы и пироги. И всё вкусно. Вот она и повар и химик в одном лице потому, что она может изготовлять и молочный коктейль.

Но так она всё готовит это потому, что она женщина. А я как мужчина, получается, по сравнению с моей мамой нахожусь, даже в химии, в варварской стадии развития. Т.е. если моя мама, например, при приготовлении рыбы, имеет все компоненты, начиная от самой рыбы и заканчивая всеми специями и всем прочим, и к тому же ещё и все самые лучшие приборы и приготовления, то я как воин для приготовления смеси для боя, например, таких орудий труда не имею. У меня есть самые примитивные предметы, которыми видимо пользовались при изготовлении первичных ВВ начиная с времён изготовления греческого огня.

И я не знаю, как разорвать всю эту тяжущую меня цепь. Как сделать рывок в химии?

[Munin]

(Оффтоп)

Serega Priazovie в сообщении #600218 писал(а):

ВНИМАНИЕ! Кавычки"" означают, что я цитирую учебник.

Для этого на форуме есть специальное приспособление - тег quote. Если вы не будете им пользоваться, или будете пользоваться неправильно, схлопочете от модератора.

Serega Priazovie в сообщении #600218 писал(а):

Ну тянет меня к этой теме, я провожу опыты.

Прежде всего, найдите литературу, где подробно изложена техника безопасности для таких опытов. И тщательно следуйте ей. Заботьтесь не только о себе, но и об окружающих.

Serega Priazovie в сообщении #600218 писал(а):

А расчитать, например, мощность взрыва и дальность действия ударной волны способен видимо только тот автор, которого я читаю. Но и его расчёты для меня не совсем подходят, так как автор даёт только часть их. А где же вторая часть? Как расчитать тоже самое в горной местности, например?

Не исключено, что часть литературы по расчётам химических взрывов и их действия попросту секретна.

[Shtorm]

Serega Priazovie в сообщении #600218 писал(а):

.....
А расчитать, например, мощность взрыва и дальность действия ударной волны способен видимо только тот автор, которого я читаю. Но и его расчёты для меня не совсем подходят, так как автор даёт только часть их. А где же вторая часть? Как расчитать тоже самое в горной местности, например?
......

О!! Этому посвящены целые тома научных трудов.

Например:

Физика взрывов

Она правда больше по физике и скорей всего будет Вам непонятна. Но тем не менее может когда-то и до неё дорастёте.

[Droog_Andrey]

Serega Priazovie, степень окисления атомов в соединениях определяют, исходя из электроотрицательности элементов. Электроотрицательность $\chi$ - мера способности атома перетаскивать к себе электронные облака других атомов при образовании с ними химических связей. Вот в этом ряду электроотрицательность убывает:

F O Cl N Br S I Se C At Te P As H Po Sb B Ge Au Si Bi Sn ...

При расстановке степеней окисления принято считать, что более электроотрицательный атом "забирает" электроны у менее электроотрицательного, причём он старается довести таким образом свою электронную оболочку до более выгодного состояния (например, восемь электронов на внешнем слое). Атомы одного и того же элемента электроны друг у друга не забирают (типа "своих не бьём"). Степень окисления атома равна числу отданных им электронов, а если атом электроны забрал, то числу забранных со знаком "минус".

Поскольку электроны переходят от одних атомов к другим, общее их число не меняется, поэтому сумма всех степеней окисления всех атомов в веществе равна нулю.

Таким образом, в простых веществах (состоящих только из одного элемента) степень окисления всех атомов считают равной нулю. В бинарных соединениях степень окисления у более электроотрицательного атома отрицательная (потому что он забирает отрицательные электроны), а у менее электроотрицательного - положительная.

Рассмотрим вышеупомянутый пример $\mathrm{As_2S_3}$. Сера "сильнее" мышьяка, и ей для счастья нужно два электрона, потому что у неё на внешнем слое шесть уже есть (она в VIA группе). Трём атомам серы, получается, нужно шесть электронов; два атома мышьяка вполне могут скинуться по три электрона. Получаем степень окисления мышьяка $+3$, серы $-2$.

Пример поинтереснее: пирит $\mathrm{FeS_2}$. Двум атомам серы нужно четыре электрона, но так много забрать у железа может разве что кислород, сера тут слабовата. В то же самое время у серы вполне устойчива степень окисления $-1$, для реализации которой железо должно отдать два электрона, а для него как раз весьма характерна степень окисления $+2$. Вот и разрулили.

В соединении $\mathrm{MgB_2}$ более сильным является бор, но по пять электронов каждому бору не сыскать, т.к. магний при всём желании осиливает отдать лишь два (IIA группа), каждому бору по одному. Получаем у магния $+2$, у бора $-1$.

Если в составе соединения три элемента, то нужно определить самый "сильный" по электроотрицательности и самый "слабый", а дальше посмотреть, что получится, если самый сильный заберёт, сколько ему надо, а самый слабый отдаст, сколько сможет. Ну и далее по обстоятельствам.

Возьмём дитионит натрия $\mathrm{Na_2S_2O_4}$. Самый сильный тут кислород, четырём его атомам нужно $4 \cdot 2 = 8$ электронов. Два слабейших натрия могут дать только по одному электрону; значит, остальные шесть должны добавить две серы. По три у каждой вполне найдётся; итого у натрия $+1$, у серы $+3$, у кислорода $-2$.

В алюмогидриде лития $\mathrm{LiAlH_4}$ самый сильный - водород, четырём его атомам надо четыре электрона (каждому по одному), т.к. водород находится в первом периоде, и на внешнем слое его атом удерживает лишь два электрона (один уже есть, и один лезет сверху). Литий и алюминий вдвоём как раз скидываются: у лития $+1$, у алюминия $+3$, у водорода $-1$.

Если соединение слишком сложное, то имеет смысл выделять в нём отдельные структурные единицы (скажем, катионы и анионы в солях) и расставлять степени окисления в них по очереди.

Возьмём, например, церий-аммоний-нитрат $\mathrm{(NH_4)_2 Ce (NO_3)_6}$. В его формуле отчётливо просматриваются ионы аммония $\mathrm{NH_4^+}$ и нитрат-ионы $\mathrm{NO_3^-}$. Суммарный их заряд равен $-4$, поэтому степень окисления церия равна $+4$. Далее, в ионе аммония более сильным является азот; ему нужно три электрона, и ещё один электрон нужно отдать "наружу", чтобы получился положительный заряд иона. Получается как раз четыре электрона, которые и отдают более слабые атомы водорода: у них степень окисления $+1$, а у азота в ионе аммония $-3$. В нитрат-ионе более сильным является кислород; трём его атомам нужно шесть электронов, причём один халявный уже есть за счёт заряда иона, а остальные пять должен отдать единственный атом азота. Ему это, конечно, трудновато сделать, но кислород - парень крепкий, тут уж извините. Так что у азота в нитрат-ионе $+5$, а у кислорода $-2$. Обратите внимание, что разные атомы азота в этом соединении имеют разные степени окисления.

Для тренировки попробуйте расставить степени окисления в следующих веществах:

$\mathrm{CH_4}$

$\mathrm{C_2H_6}$

$\mathrm{H_2O_2}$

$\mathrm{Na_2S_2}$

$\mathrm{CsAu}$

$\mathrm{CaSO_4}$

$\mathrm{KMnO_4}$

$\mathrm{Mg_3(PO_4)_2}$

$\mathrm{Na_2B_4O_7}$

$\mathrm{CH_2O}$

$\mathrm{NaBH_4}$

$\mathrm{Ba_2XeO_6}$

$\mathrm{Mg_2FeH_6}$

$\mathrm{(NH_4)_2Cr_2O_7}$

$\mathrm{N_2H_5Cl}$

$\mathrm{UO_2SO_4}$

$\mathrm{K_3[Fe(CN)_6]}$

Ну а потом можете почитать статью Вашего покорного слуги о расстановке коэффициентов в уравнениях реакций, в том числе с использованием степеней окисления:
http://www.primefan.ru/stuff/chem/coeffs.pdf

[Munin]

Круто! Два вопроса:
1. А что там про дробные степени окисления?
2. В каких пределах говорить про степени окисления имеет смысл, ведь мы же знаем, что на физическом уровне там связи в непрерывном диапазоне от ионных до неполярных ковалентных, а степени окисления - это всё-таки не ионизация?

[Droog_Andrey]

Можно присваивать и дробные степени окисления. Например, в циклопентадиенил-анионе $\mathrm{C_5H_5^-}$ можно присвоить водородам $+1$, а углеродам $-1.2$ (у них там шестиэлектронное ароматическое кольцо на пятерых).

Говорить про степени окисления имеет смысл чаще всего в двух случаях:
1) составление ОВР (см. вышеупомянутую статью) либо полуреакций окисления и восстановления
2) описание/изучение химических свойств элемента в его соединениях (степень окисления грубо характеризует состояние электронного облака атома в соединении, а от состояния облака зависят химические свойства)