16.03.21 г. 305 ,308

ГРУППА 305 ХИМИЯ

1ТЕМА: I. Тепловой эффект химической реакции.

В каждом веществе запасено определенное количество энергии. С этим свойством веществ мы сталкиваемся уже за завтраком, обедом или ужином, так как продукты питания позволяют нашему организму использовать энергию самых разнообразных химических соединений, содержащихся в пище. В организме эта энергия преобразуется в движение, работу, идет на поддержание постоянной (и довольно высокой!) температуры тела.

Любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии. Чаще всего энергия выделяется или поглощается в виде теплоты (реже - в виде световой или механической энергии). Эту теплоту можно измерить. Результат измерения выражают в килоджоулях (кДж) для одного МОЛЯ реагента или (реже) для моля продукта реакции. Количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при химической реакции, называется тепловым эффектом реакции (Q). Например, тепловой эффект реакции сгорания водорода в кислороде можно выразить любым из двух уравнений:

2 H₂(г) + O₂(г) = 2 H₂О(ж) + 572 кДж

2 H₂(г) + O₂(г) = 2 H₂О(ж) + Q

Это уравнение реакции называется термохимическим  уравнением. Здесь символ "+Q" означает, что при сжигании водорода выделяется теплота. Эта теплота называется тепловым эффектом реакции. В термохимических уравнениях часто указывают агрегатные состояния веществ.

Реакции протекающие с выделением энергии  называются ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ (от латинского "экзо" – наружу). Например, горение метана:

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O + Q

Реакции протекающие  с поглощением энергии называются ЭНДОТЕРМИЧЕСКИМИ (от латинского "эндо" - внутрь). Примером является образование оксида углерода (II) CO и водорода H₂ из угля и воды, которое происходит только при нагревании.

C + H₂O = CO + H₂ – Q

Тепловые эффекты химических реакций нужны для многих технических расчетов.

 Представьте себя на минуту конструктором мощной ракеты, способной выводить на орбиту космические корабли и другие полезные грузы (рис.). 

Рис. Самая мощная в мире российская ракета "Энергия" перед стартом на космодроме Байконур. Двигатели одной из её ступеней работают на сжиженных газах - водороде и кислороде.

Допустим, вам известна работа (в кДж), которую придется затратить для доставки ракеты с грузом с поверхности Земли до орбиты, известна также работа по преодолению сопротивления воздуха и другие затраты энергии во время полета. Как рассчитать необходимый запас водорода и кислорода, которые (в сжиженном состоянии) используются в этой ракете в качестве топлива и окислителя?

Без помощи теплового эффекта реакции образования воды из водорода и кислорода сделать это затруднительно. Ведь тепловой эффект - это и есть та самая энергия, которая должна вывести ракету на орбиту. В камерах сгорания ракеты эта теплота превращается в кинетическую энергию молекул раскаленного газа (пара), который вырывается из сопел и создает реактивную тягу.

Задача 1.

По термохимическому уравнению 2Cu + O₂ = 2CuO + 310 кДж

вычислите количество теплоты, выделившейся в результате окисления 4 моль меди.

 

Алгоритм решения

 

1. Над формулами веществ надпишем сведения, взятые из условия задачи, а под формулой – соотношение, отображаемое уравнением реакции

 

2. Находим выделившееся количество теплоты, решая пропорцию:

Ответ: Количество выделившейся теплоты 620 кДж.

2 ТЕМА: Окислительно-восстановительные реакции. Степень окисления. Окислитель и восстановление. Восстановитель и окисление. Метод электронного баланса для составления уравнений окислительно-восстановительных реакций.

Уравнения окислительно-восстановительных реакций.

Многие химические реакции уравниваются простым подбором коэффициентов. Но иногда возникают сложности: количество атомов какого-нибудь элемента в левой и правой частях уравнения никак не удается сделать одинаковым без того, чтобы не нарушить "равновесия" между атомами других элементов.

Чаще всего такие сложности возникают в уравнениях окислительно-восстановительных реакций. Для их уравнивания используют несколько способов, из которых мы пока рассмотрим один – метод электронного баланса.

Напишем уравнение реакции между алюминием и кислородом:

Al + O₂ = Al₂O₃

Пусть вас не вводит в заблуждение простота этого уравнения. Наша задача – разобраться в методе, который в будущем позволит вам уравнивать гораздо более сложные реакции.

Итак, в чем заключается метод электронного баланса? Баланс – это равенство. Поэтому следует сделать одинаковым количество электронов, которые отдает один элемент и принимает другой элемент в данной реакции. Первоначально это количество выглядит разным, что видно из разных степеней окисления алюминия и кислорода:

0		0		+3 –2
Al	+	O2	=	Al2O3

Алюминий отдает электроны (приобретает положительную степень окисления), а кислород – принимает электроны (приобретает отрицательную степень окисления). Чтобы получить степень окисления +3, атом алюминия должен отдать 3 электрона. Молекула кислорода, чтобы превратиться в кислородные атомы со степенью окисления -2, должна принять 4 электрона:

`

Чтобы количество отданных и принятых электронов выровнялось, первое уравнение надо умножить на 4, а второе – на 3. Для этого достаточно переместить числа отданных и принятых электронов против верхней и нижней строчки так, как показано на схеме вверху.

Если теперь в уравнении перед восстановителем (Al) мы поставим найденный нами коэффициент 4, а перед окислителем (O₂) – найденный нами коэффициент 3, то количество отданных и принятых электронов выравнивается и становится равным 12. Электронный баланс достигнут. Видно, что перед продуктом реакции Al₂O₃ необходим коэффициент 2. Теперь уравнение окислительно-восстановительной реакции уравнено:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Все преимущества метода электронного баланса проявляются в более сложных случаях, чем окисление алюминия кислородом. Например, известная всем "марганцовка" – марганцевокислый калий KMnO₄ – является сильным окислителем за счет атома Mn в степени окисления +7. Даже анион хлора Cl^– отдает ему электрон, превращаясь в атом хлора. Это иногда используют для получения газообразного хлора в лаборатории:

+7

–1

0

+2

KMnO4

+

KCl

+

H2SO4

=

Cl2

+

MnSO4

+

K2SO4

+

H2O

Составим схему электронного баланса:

Двойка и пятерка – главные коэффициенты уравнения, благодаря которым удается легко подобрать все другие коэффициенты. Перед Cl₂ следует поставить коэффициент 5 (или 2·5 = 10 перед KСl), а перед KMnO₄ – коэффициент 2. Все остальные коэффициенты привязывают к этим двум коэффициентам. Это гораздо легче, чем действовать простым перебором чисел.

2KMnO₄ + 10KCl + 8H₂SO₄ = 5Cl₂ + 2MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 8H₂O

Чтобы уравнять количество атомов К (12 атомов слева), надо перед K₂SO₄ в правой части уравнения поставить коэффициент 6. Наконец, чтобы уравнять кислород и водород, достаточно перед H₂SO₄ и H₂O поставить коэффициент 8. Мы получили уравнение в окончательном виде.

Метод электронного баланса, как мы видим, не исключает и обыкновенного подбора коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций, но может заметно облегчить такой подбор.

** Окислительно-восстановительные реакции играют огромную роль в природе и технике. Без этих реакций невозможна жизнь, потому что дыхание, обмен веществ, синтез растениями клетчатки из углекислого газа и воды – все это окислительно-восстановительные процессы.

В технике с помощью реакций этого типа получают такие важные вещества как аммиак (NH₃), серную (H₂SO₄)и соляную (HCl) кислоты и многие другие продукты. Вся металлургия основана на восстановлении металлов из их соединений – руд. Большинство химических реакций – окислительно-восстановительные. Приведем важнейшие определения, связанные с окислительно-восстановительными реакциями.

Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными.

Окислителями называются вещества, присоединяющие электроны. Во время реакции они восстанавливаются.

Восстановителями называются вещества, отдающие электроны. Во время реакции они окисляются.

Поскольку окислитель присоединяет электроны, степень окисления его атомов может только уменьшаться. Наоборот, восстановитель теряет электроны и степень окисления его атомов должна повышаться.

Окисление всегда сопровождается восстановлением и, наоборот, восстановление всегда связано с окислением.

Число электронов, отдаваемых восстановителем, равно числу электронов, присоединяемых окислителем.

Если каждый атом окислителя может принять иное количество электронов, чем отдает атом восстановителя, то необходимо так подобрать количество атомов того и другого реагента, чтобы количество отдаваемых и принимаемых электронов стало одинаковым. Это требование положено в основу метода электронного баланса, с помощью которого уравнивают уравнения окислительно-восстановительных реакций.

ГРУППА 308 БИОЛОГИЯ

ТЕМА: Деление клетки. Митоз. Мейоз.

Митоз и мейоз – кратко и понятно об отличиях

Развитие и рост многоклеточных организмов невозможны без процесса деления клеток. В природе существует несколько видов и способов деления. В данной статье мы кратко и понятно расскажем о митозе и мейозе, разъясним основное значение этих процессов, познакомим с тем, чем отличаются они, а чем схожи.

Митоз и мейоз – кратко и понятно об отличиях

Развитие и рост многоклеточных организмов невозможны без процесса деления клеток. В природе существует несколько видов и способов деления. В данной статье мы кратко и понятно расскажем о митозе и мейозе, разъясним основное значение этих процессов, познакомим с тем, чем отличаются они, а чем схожи.

Митоз

Процесс непрямого деления, или митоз, чаще всего встречается в природе. На нём основывается деление всех существующих неполовых (соматических) клеток, а именно мышечных, нервных, эпителиальных и прочих.

Состоит митоз из четырёх фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Основная роль данного процесса – равномерное распределение генетического кода от родительской клетки к двум дочерним. При этом клетки нового поколения генетически идентичны материнским.

Рис. 1. Схема митоза

Время между процессами деления называются интерфазой. Чаще всего интерфаза гораздо длиннее митоза. Для этого периода характерны:

• синтез белка и молекулы АТФ в клетке;
• самоудвоение ДНК (редупликация);
• увеличение числа органоидов в цитоплазме.

Мейоз

Деление половых клеток называется мейозом, оно сопровождается уменьшением числа хромосом в дочерних клетках вдвое. Особенность данного процесса состоит в том, что проходит он в два этапа, которые непрерывно следуют друг за другом.

Интерфаза между двумя этапами деления мейоза настолько кратковременна, что практически незаметна.

Рис. 2. Схема мейоза

Биологическим значением мейоза является образование гаплоидных (с одним набором хромосом) половых клеток у животных и спор у растений. Диплоидность (двойной набор хромосом в клетке) восстанавливается после оплодотворения, то есть слияния материнской и отцовской клетки. В результате слияния двух гамет образуется зигота с полным набором хромосом.

Уменьшение числа хромосом при мейозе очень важно, так как в противном случае число хромосом увеличивалось бы из поколения и поколения. Благодаря редукционному делению поддерживается постоянное число хромосом.

Сравнительная характеристика

Отличие митоза и мейоза состоит в продолжительности фаз и происходящих в них процессах. Ниже предлагаем вам таблицу «Митоз и мейоз», где указаны основные различия двух способов деления. Фазы мейоза такие же, как и у митоза.

Фазы	Митоз	Мейоз
		Первое деление	Второе деление
Интерфаза	Набор хромосом материнской клетки диплоидный. Синтезируется белок, АТФ и органические вещества. Редупликация (самоудвоение ДНК), увеличение числа хромосом.	Диплоидный набор хромосом. Происходят те же действия, что и при митозе.	Гаплоидный набор хромосом. Самоудвоение ДНК не происходит.
Профаза	Непродолжительная фаза. Растворяются ядерные мембраны и ядрышко, начинает формироваться веретено деления, происходит спирализация хромосом.	Занимает больше времени, чем при митозе. Также исчезают ядерная оболочка и ядрышко, формируется веретено деления. Помимо этого наблюдается процесс конъюгации (сближение и слияние гомологичных хромосом). При этом может происходить кроссинговер – обмен генетической информации на некоторых участках.	По продолжительности – короткая фаза. Процессы такие же, как и при митозе, только с гаплоидными хромосомами.
Метафаза	Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости.	В экваториальной плоскости располагаются биваленты – пары гомологичных хромосом, образовавшиеся в профазу	Тоже, что и при митозе, только с гаплоидным набором.
Анафаза	Центромеры делятся и из одной двухроматидной хромосомы образуется две сестринские, которые расходятся к разным полюсам клетки за счет сокращения нитей веретена деления.	Деление центромер не происходит. К полюсам отходят гомологичные двухроматидные хромосомы каждой пары.	Аналогично митозу, только с гаплоидным набором.
Телофаза	На полюсах клетки образуются ядерные мембраны вокруг хромосом. Веретено деления исчезает. Хромосомы деспирализуюся (раскручиваются), происходит разделение цитоплазмы между двумя клетками.	По длительности непродолжительная фаза. В конце деления гомологичные хромосомы располагаются в разных клетках с гаплоидным набором. Цитоплазма делится не во всех случаях.	В результате образования ядер и разделения цитоплазмы образуется четыре гаплоидные клетки.

Рис. 3. Сравнительная схема митоза и мейоза

Что мы узнали?

В природе деление клеток отличается в зависимости от их назначения. Так, например, неполовые клетки образуются путём митоза, половые клетки у животных – путем мейоза. Эти процессы имеют схожие схемы деления на некоторых этапах. Главным отличием является число хромосом у образованного нового поколения клеток. Так при митозе у нового поколения клеток число хромосом не изменяется, а при мейозе происходит уменьшение числа хромосом в 2 раза (редукционное деление). Время протекания фаз деления также отличаются. Огромную роль в жизнедеятельности организмов играют оба способа деления. Без митоза не проходит ни одно обновление старых клеток, регенерация тканей и органов. Мейоз помогает поддерживать постоянное количество хромосом из поколения в поколение при размножении.

Подробнее: https://obrazovaka.ru/biologiya/mitoz-i-meyoz-otlichie-i-sravnenie-v-tablice.html

Тест по теме

1. Вопрос 1 из 10

   Процесс непрямого деления, при котором образуется две клетки с диплоидным набором хромосом, называют…

•  мейозом
•  митозом
•  амитозом
•  кроссинговером

 Начать тест