Χημεία (Β Γυμνασίου) - Βιβλίο Μαθητή (Εμπλουτισμένο)

 

«Η άγια σκουριά που μας γεννά, μας τρέφει, τρέφεται από μας και μας σκοτώνει». Νίκος Καββαδίας, Fata Morgana

 

 

 

 

 

 

 

Φωτοσύνθεση

Φωτοσύνθεση

2.7 Χημική αντίδραση

Πρώτες σκέψεις: Τα σιδερένια καράβια, μετά από ορισμένα χρόνια στη θάλασσα, πρέπει να παροπλίζονται και να οδηγούνται στα διαλυτήρια πλοίων, γιατί δεν είναι ασφαλή. Το σιδερένιο σκαρί τους έχει υποστεί μια αργή αλλά βαθιά μεταβολή: το σκούριασμα. Μεταβολές όπως το σκούριασμα ονομάζονται χημικά φαινόμενα ή χημικές αντιδράσεις και η γνώση τους έχει μεγάλη σημασία για την  τεχνολογία, για την οικονομία και για την ίδια την ασφάλειά μας.

Μετά τη μελέτη αυτού του κεφαλαίου θα μπορείς:

  1. Να ορίζεις τη χημική αντίδραση και να αναφέρεις παραδείγματα χημικών αντιδράσεων.
  2. Να διακρίνεις τα αντιδρώντα από τα προϊόντα μιας αντίδρασης.
  3. Να χαρακτηρίζεις μια αντίδραση ως εξώθερμη ή ενδόθερμη.
key χημική αντίδραση, αντιδρώντα, προϊόντα, εξώθερμη αντίδραση, ενδόθερμη αντίδραση

Τι είναι η χημική αντίδραση;

Η αντίδραση είναι μια περίπτωση μεταβολής, όχι όμως όπως αυτές οι μεταβολές που είδαμε στο κεφάλαιο 1.2 (π.χ. τήξη, βρασμός κτλ.). Ας προσπαθήσουμε να δούμε τη διαφορά:

  • Όταν διασπάται το νερό παράγονται υδρογόνο και οξυγόνο.
  • Όταν σκουριάζει ένα σιδερένιο αντικείμενο, ο σίδηρος ενώνεται με το οξυγόνο του αέρα και σχηματίζεται η σκουριά.

Τα παραδείγματα αυτά δείχνουν μεταβολές στις οποίες δεν αλλάζουν μόνο οι φυσικές καταστάσεις των ουσιών, αλλά σχηματίζονται καινούριες ουσίες. Στα παραδείγματα αντιδράσεων που αναφέραμε παραπάνω έχουμε:

Αντίδραση Ουσίες πριν από τη μεταβολή (αντιδρώντα) Ουσίες μετά τη μεταβολή (προϊόντα)
Διάσπαση νερού Νερό Υδρογόνο και οξυγόνο
Σκούριασμα σιδήρου Σίδηρος και οξυγόνο Οξείδιο του σιδήρου (σκουριά)

Ένα παράδειγμα χημικής αντίδρασης που συμβαίνει στη φύση είναι η φωτοσύνθεση. Κατά την αντίδραση αυτή το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό (αντιδρώντα), με τη βοήθεια του φωτός, δίνουν γλυκόζη και οξυγόνο (προϊόντα).

Γενικά, οι μεταβολές κατά τις οποίες από κάποιες αρχικές ουσίες προκύπτουν νέες ουσίες με διαφορετικές ιδιότητες από τις αρχικές ονομάζονται χημικές αντιδράσεις. Τις ουσίες οι οποίες υπάρχουν πριν γίνει η αντίδραση τις ονομάζουμε αντιδρώντα, ενώ τις ουσίες οι οποίες προκύπτουν μετά την αντίδραση τις ονομάζουμε προϊόντα.
img13

Παράθυρο στο εργαστήριο 1: Η αντίδραση του μαγνησίου με το οξυγόνο

  1. Παίρνουμε με τη σπάτουλα λίγη σκόνη μαγνησίου και την πλησιάζουμε στη φλόγα του λύχνου. Παρατηρούμε με προσοχή.
  2. Το μαγνήσιο αναφλέγεται με έντονη λάμψη.

3. Όταν η αντίδραση ολοκληρωθεί, διαπιστώνουμε ότι σχηματίστηκε ένα λευκό στερεό.

Σκόνη μαγνησίου

Σκόνη μαγνησίου

Το μαγνήσιο αναφλέγεται με τη χαρακτηριστική λαμπρή φλόγα.

 Το μαγνήσιο αναφλέγεται με τη χαρακτηριστική λαμπρή φλόγα.

Το οξείδιο του μαγνησίου

Το οξείδιο του μαγνησίου

 

Όταν το μαγνήσιο αναφλέγεται, πραγματοποιείται μια αντίδραση ανάμεσα στο μαγνήσιο και το οξυγόνο της ατμόσφαιρας και σχηματίζεται οξείδιο του μαγνησίου. Το μαγνήσιο έχει τη χαρακτηριστική όψη μετάλλου (σε σκόνη είναι γκρι σκούρο), ενώ το οξυγόνο είναι αέριο. Το οξείδιο του μαγνησίου που σχηματίζεται είναι ένα λευκό στερεό.

Στην αντίδραση αυτή τα αντιδρώντα είναι το μαγνήσιο και το οξυγόνο, ενώ το προϊόν είναι το οξείδιο του μαγνησίου (ένωση που αποτελείται από μαγνήσιο και οξυγόνο).

img13

Παράθυρο στο εργαστήριο 2: Σχέση μαζών αντιδρώντων και προϊόντων σε μια αντίδραση Σχέση μαζών αντιδρώντων και προϊόντων σε μια αντίδραση

  1. Ζυγίζουμε υδατικό διάλυμα νιτρικού μολύβδου: 74 g (καθαρό βάρος διαλύματος).
  2. Ζυγίζουμε υδατικό διάλυμα ιωδιούχου καλίου: 67 g (καθαρό βάρος διαλύματος).
  3. Αναμειγνύουμε τα δύο διαλύματα. Παρατηρούμε ότι σχηματίζεται ένα κίτρινο ίζημα (ιωδιούχος μόλυβδος).

4. Ζυγίζουμε το τελικό μείγμα: 141 g (καθαρό βάρος μείγματος). Παρατηρούμε ότι η μάζα του είναι ίση με το άθροισμα των μαζών των αρχικών      διαλυμάτων: 74 g + 67 g = 141 g.

        

Εξώθερμη αντίδραση.

Εξώθερμη αντίδραση.
Άνθρακας και οξυγόνο δίνουν διοξείδιο του άνθρακα και θερμότητα.

Στην παραπάνω αντίδραση αντιδρώντα είναι ο νιτρικός μόλυβδος και το ιωδιούχο κάλιο, ενώ προϊόντα είναι ο ιωδιούχος μόλυβδος (κίτρινο ίζημα) και το νιτρικό κάλιο (δεν μπορούμε να το δούμε, γιατί είναι ευδιάλυτο και σχηματίζει άχρωμο διάλυμα). Το νερό (διαλύτης) δεν αντιδρά και η μάζα του παραμένει σταθερή.

Γενικά, σε κάθε χημική αντίδραση: μάζα αντιδρώντων = μάζα προϊόντων.

Εξώθερμες και ενδόθερμες αντιδράσεις

Όταν καίγονται τα κάρβουνα, το κερί, το υγραέριο, το πετρέλαιο, η βενζίνη, εκλύεται θερμότητα. Κάθε αντίδραση κατά την οποία ελευθερώνεται θερμότητα (όπως στις προαναφερόμενες καύσεις) λέγεται εξώθερμη αντίδραση.

Αντίθετα, για να διασπαστεί ο ασβεστόλιθος, πρέπει να τον θερμάνουμε. Η διάσπαση αυτή και γενικά κάθε αντίδραση κατά την οποία πρέπει να απορροφηθεί θερμότητα, για να πραγματοποιηθεί, ονομάζεται ενδόθερμη αντίδραση.

img13

Παράθυρο στο εργαστήριο 2: Σχέση μαζών αντιδρώντων και προ

  1. Σε ένα ποτήρι ζέσεως βάζουμε 10 mL ξίδι και μετράμε τη θερμοκρασία του. Προσθέτουμε ένα κουταλάκι μαγειρική σόδα και παρακολουθούμε την ένδειξη στο θερμόμετρο. Παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία μειώνεται, επομένως η αντίδραση είναι ενδόθερμη.

2.  Σε άλλο ποτήρι ζέσεως που περιέχει 20 mL νερό και ένα θερμόμετρο προσθέτουμε λίγη σκόνη ασβέστη      (περίπου 1 g). Παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία αυξάνεται, επομένως η αντίδραση είναι εξώθερμη.

        Από τις παραπάνω αντιδράσεις συμπεραίνουμε ότι:

  • Στις εξώθερμες αντιδράσεις η θερμοκρασία αυξάνεται.
  • Στις ενδόθερμες αντιδράσεις η θερμοκρασία μειώνεται.

Συνοψίζοντας Εννοιολογικός χάρτης για τη Χημική Αντίδραση

Με αφορμή τη Χημεία

Αντίδραση: μια μορφή αλληλεπίδρασης

Στη χημική αντίδραση κάποιες ουσίες αλληλεπιδρούν. Η αλληλεπίδραση όμως είναι ένα γενικότερο χαρακτηριστικό και άλλων «αντιδράσεων», πέρα από τη Χημεία.

Προσπάθησε να βρεις τις αλληλεπιδράσεις στις ακόλουθες περιπτώσεις.

Φυσική: Σύμφωνα με τον 3ο νόμο του Νεύτωνα, όταν ένα σώμα Α ασκεί δύναμη σε ένα σώμα Β (δράση), τότε το σώμα Β ασκεί μια αντίθετη δύναμη στο σώμα Α, που ονομάζεται αντίδραση.
Βιολογία: Η χλωροφύλλη με το φως διασπά το νερό και ελευθερώνει οξυγόνο στην ατμόσφαιρα.
Φυσιολογία: Ο οργανισμός μας, όταν μολυνθεί από έναν παθογόνο μικροοργανισμό, αντιδρά με διάφορους τρόπους, για παράδειγμα μπορεί να εμφανίσει πυρετό.
Πολιτική: Μερικές φορές τα μέτρα που παίρνουν οι κυβερνήσεις θίγουν κάποιες κοινωνικές ομάδες. Τότε προκαλούνται αντιδράσεις από τις ομάδες αυτές.

Ο όρος «αντίδραση» δηλώνει κάτι διαφορετικό από περίπτωση σε περίπτωση, παραπέμπει όμως πάντα σε αλληλεπιδράσεις.

Στάση για εμπέδωση

1. Ποια από τα παρακάτω φαινόμενα είναι χημική αντίδραση; (Στόχος 1ος)

α. Όταν βράζει το νερό.
β. Όταν καίγεται οινόπνευμα.
γ. Όταν το γάλα γίνεται γιαούρτι.
δ. Όταν λιώνει ένα παγάκι.
ε. Όταν ο μούστος γίνεται κρασί.
2. Συμπλήρωσε τον παρακάτω πίνακα με τα παραδείγματα αντιδράσεων που αναφέρονται στο κεφάλαιο αυτό: (Στόχος 2ος)
Περιγραφή Αντιδρώντα Προϊόντα
Ανάφλεξη μαγνησίου    
  Νερό  
Φωτοσύνθεση    

 
3. Χρησιμοποίησε τις λέξεις του παρακάτω παραθύρου, για να συμπληρώσεις το παρακάτω κείμενο: (Στόχοι 2ος και 3ος)

Από την καύση του άνθρακα ………………… θερμότητα. Αυτή η …………………… είναι …………………… Στην ίδια αντίδραση αντιδρώντα είναι ο …………………… και το …………………… και…………………… είναι το διοξείδιο του άνθρακα.

άνθρακας αντίδραση εκλύεται εξώθερμη οξυγόνο προϊόν