= mαντιδρώντων mπροϊόντων § 3.1 Χημικές Αντιδράσεις § 3.1 Χημικές Αντιδράσεις Χημικά φαινόμενα ή αντιδράσεις ονομάζονται οι μεταβολές κατά τις οποίες , κάτω από ορισμένες συνθήκες, από ορισμένες αρχικές ουσίες (αντιδρώντα) δημιουργούνται νέες (προϊόντα) με διαφορετικές ιδιότητες. Χημική Αντίδραση Αντιδρώντα Προϊόντα ( Συνθήκες Ρ,Τ ) Νόμος Διατήρησης της Μάζας - Νόμος Lavoisier «Σε κάθε χημική αντίδραση η μάζα των αντιδρώντων είναι ίση με την μάζα των προϊόντων » = mαντιδρώντων mπροϊόντων

Χημική Εξίσωση μιας Αντίδρασης Χημική Εξίσωση μιας Αντίδρασης Η χημική εξίσωση για την αντίδραση σύνθεσης της αμμωνίας ( ΝΗ3 ) από τα στοιχεία της ( Ν2 και Η2 ) : Ρ , Τ + Ν2 (g) 3 Η2 (g) 2 ΝΗ3 (g) Α) Περιγράφει ποιοτικά το φαινόμενο με τους μοριακούς τύπους των αντιδρώντων (αριστερά) και των προϊόντων (δεξιά) συνδέοντας τα με ένα βέλος . Β) Περιγράφει ποσοτικά το φαινόμενο με τους συντελεστές που μας φανερώνουν την αναλογία με την οποία τα μόρια των σωμάτων συμμετέχουν στην αντίδραση ώστε τα άτομα στα προϊόντα να είναι ίσα με των αντιδρώντων ( Νόμος Lavoisier )

ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΑ ΤΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ P4 (s) + 6 Cl2 (g)  4 PCl3 (s) +

+ + ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΑ ΤΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΑ ΤΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ: CH4(g) + 2 O2(g)  CO2(g) + 2 H2O(g) + +

= Χαρακτηριστικά των χημικών αντιδράσεων Χαρακτηριστικά των χημικών αντιδράσεων α. Πότε πραγματοποιείται μία χημική αντίδραση; 1) Έχουν την απαιτούμενη ενέργεια ενεργοποίησης ΘΕΩΡΕΙΑ ΣΥΓΚΡΟΥΣΕΩΝ Αποτελεσματική σύγκρουση σωματιδίων Χημική Αντίδραση = 2) Έχουν κατάλληλο προσανατολισμό κατά την σύγκρουση .

NO + Cl2 NOCl + Cl Αποτελεσματική σύγκρουση (σωστός προσανατολισμός) Αποτελεσματική σύγκρουση (σωστός προσανατολισμός) Μη αποτελεσματική σύγκρουση

β. Πόσο γρήγορα γίνεται μία χημική αντίδραση ; β. Πόσο γρήγορα γίνεται μία χημική αντίδραση ; Ταχύτητα αντίδρασης : ορίζεται η μεταβολή της συγκέντρωσης ( ΔC ) ενός από τα αντιδρώντα ή τα προϊόντα στη μονάδα του χρόνου ( Δt ) . α Α + β Β γ Γ + δ Δ Ταχύτητα αντίδρασης αντιδρώντος ή προϊόντος Ρυθμός μεταβολής της συγκέντρωσης : ΔCA ΔCΓ UA = – ή U Γ = Δt Δt

1. Αύξηση της συγκέντρωσης των αντιδρώντων. Αύξηση ενεργών συγκρούσεων 2. Αύξηση της θερμοκρασίας Αύξηση της ταχύτητας 3. Προσθήκη καταλύτη 4. Αύξηση της επιφάνειας επαφής των στερεών σωμάτων

γ . Ενεργειακές μεταβολές γ . Ενεργειακές μεταβολές Διαφορά μεταξύ της ενέργειας που δαπανάται για την διάσπαση των δεσμών στα αντιδρώντα και της ενέργειας που αποβάλλεται κατά τον σχηματισμό των δεσμών στα προϊόντα . Ενέργεια αντίδρασης 1) Εξώθερμη : ελευθερώνεται θερμότητα στο περιβάλλον. 2) Ενδόθερμη : απορροφάται θερμότητα από το περιβάλλον.

δ. Απόδοση αντίδρασης ( πόσο αποτελεσματική είναι μια αντίδραση ) δ. Απόδοση αντίδρασης ( πόσο αποτελεσματική είναι μια αντίδραση ) Απόδοση μιας αντίδρασης που γίνεται και προς τις δύο κατευθύνσεις ( αμφίδρομη ) είναι ο λόγος της ποσότητας του προϊόντος που παράγεται στην πράξη προς την ποσότητα που θα παραγόταν αν η αντίδραση ήταν πλήρης ( ποσοτική ή μονόδρομη ) mπρακτ. α = mθεωρ . 1) Μεταβολή της συγκέντρωσης αντιδρώντος ή προϊόντος Αύξηση της απόδοσης 2) Μεταβολή της θερμοκρασίας Μεταβολή της πίεσης όταν υπάρχουν αέρια .

Αντιδράσεις Είδη χημικών αντιδράσεων Μεταθετικές Αντιδράσεις Σύνθεσης Οξειδαναγωγικές Αντιδράσεις Αποσύνθεσης ή διάσπασης Απλής αντικατάστασης § 3.2 Είδη χημικών αντιδράσεων Διπλής αντικατάστασης Μεταθετικές Αντιδράσεις Εξουδετέρωσης

S (s) O2 (g) SO2 (g) 2 H2 (g) O2 (g) 2 H2O (l) 2 Fe (s) 3 Cl2 (g) 2 Α. Οξειδαναγωγικές Αντιδράσεις 1. Αντιδράσεις Σύνθεσης: Στις αντιδράσεις αυτές δύο ή περισσότερα στοιχεία ενώνονται και σχηματίζουν μια χημική ένωση π.χ. S (s) O2 (g) SO2 (g) + 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l) 2 Fe (s) + 3 Cl2 (g) 2 FeCl3 (s) 4 Al (s) 3 O2 (g) + 2 Al2O3 (s) P4 (s) + 6 Cl2 (g) 4 PCl3 (s)

2 CuO (s) 2 Cu (s) O2 (g) 2 AgBr (s) 2 Ag (s) Br2 (l) CaCO3 (s) 2. Αντιδράσεις αποσύνθεσης ή διάσπασης : Στις αντιδράσεις αυτές μια χημική ένωση διασπάται στα στοιχεία της (αποσύνθεση) ή σε δύο ή περισσότερες απλούστερες χημικές ουσίες ( διάσπαση ) π.χ. θ 2 CuO (s) 2 Cu (s) + O2 (g) θ 2 AgBr (s) 2 Ag (s) Br2 (l) + θ CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) θ 2 KClO3 (s) 3 O2 (g) 2 KCl (s) +

3 . Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης : 3 . Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης : Στις αντιδράσεις αυτές ένα στοιχείο , μέταλλο ( Μ ) ή αμέταλλο ( Α ), αντικαθιστά ένα άλλο λιγότερο δραστικό μέταλλο ( Μ΄) ή αμέταλλο ( Α΄) αντίστοιχα σε κάποια χημική ένωση . Σειρά δραστικότητας μετάλλων K > Ba > Ca > Na > Mg > Al > Mn > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > H > Cu > Hg > Ag > Pt > Au Σειρά δραστικότητας αμέταλλων F2 > Cl2 > Br2 > O2 > I2 > S Δραστικότητα αύξηση ελάττωση

i ) Αντικατάσταση μετάλλου από δραστικότερο μέταλλο M + M΄ X M X + M` α) Μέταλλο1 + Άλας 1 ΄Αλας2 + Μέταλλο2 Mg (s) 2 Κ (s) + Μg CO3 (aq) K2CO3 (aq) + Fe (s) Cu (s) + Cu SO4 (aq) Fe SO4 (aq) + β) Μέταλλο + Οξύ Άλας + Η2 (g) 2 Αl (s) + 3 H2SO4(aq) Al2(SO4)3 (aq) + 3 H2 (g) Fe (s) + 2 HCl (aq) FeCl2 (aq) + H2 (g)

γ) Μέταλλο + νερό ........... + Η2 (g) i) Μέταλλο ( Κ,Βα,Ca,Na ) + H2O Yδροξείδιο + Η2 2 Na (s) + 2 H2O (l) 2 NaΟΗ (aq) + Η2 (g) θ ii) Μέταλλο + υδρατμοί Οξείδιο + Η 2 (g) θ Μg (s) H2O (g) + Mg Ο(s) + Η2 (g) ii) Αντικατάσταση αμέταλλου από δραστικότερο αμέταλλο Aμέταλλο1 + Άλας1 Άλας2 + Aμέταλλο2 Α + ΒΑ΄ ΒΑ + Α΄ Br 2 (g) + I 2 (S) + Ca I2 (S) Ca Br 2 (S)

Β. ΜΕΤΑΘΕΤΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ Σε αυτές τις αντιδράσεις δεν αλλάζει ο Α.Ο. σε κανένα στοιχείο και είναι κυρίως οι αντιδράσεις : α) Διπλής αντικατάστασης . β) Εξουδετέρωσης . Και στις δύο περιπτώσεις ένα τουλάχιστον από τα προϊόντα απομακρύνεται από την αντίδραση με κάποιο τρόπο από τους επόμενους : α) Σχηματίζεται ίζημα ( δυσδιάλυτο στερεό ) το οποίο κατακάθεται στο πυθμένα του δοχείου. β) Σχηματίζεται αέριο το οποίο φεύγει από το δ/μα κατευθείαν ή με θέρμανση του δ/τος. γ) Σχηματίζεται ασθενής ηλεκτρολύτης όπως το είναι το νερό (εξουδετέρωση)

1. Αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης 1. Αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης α) Σχηματισμός Ιζήματος : τα ποιο συνηθισμένα ιζήματα είναι τα παρακάτω Άλατα Ιζήματα Εξαιρέσεις 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) Αλογόνων AgCl , AgBr , AgI , PbX2 , CuX Όλα τα άλλα Θειικά ΒaSO4 , CaSO4 , Όλα τα άλλα PbSO4 Ανθρακικά Όλα είναι δυσδιάλυτα Με Κ+,Να+,ΝΗ4+ Κ+, Να+, ΝΗ4+, MgS , CaS ,BaS Θειούχα Όλα είναι δυσδιάλυτα Φωσφορικά Όλα είναι δυσδιάλυτα Με Κ+,Να+,ΝΗ4+ Νιτρικά Κανένα ίζημα Όλα ευδιάλυτα Υδροξείδια Όλα είναι δυσδιάλυτα ΝαΟΗ ,ΚΟΗ,Ca(OH)2

β ) Σχηματισμός Αερίου : ποιο συνηθισμένα αέρια είναι τα παρακάτω : i ) Οξέα : HF , HCl , HBr , HI , H2S , HCN , SO2 , CO2 ii ) Βάσεις: NH3 Τα άλατα και οι βάσεις (εκτός από την αμμωνία) είναι ιοντικές ενώσεις άρα ποτέ δεν είναι αέρια Το SO2 και το CO2 προκύπτουν από τα αντίστοιχα οξέα θειώδες και ανθρακικό τα οποία είναι ασταθή. H2SO3 SO2 + H2O H2CO3 CO2 + H2O

Α+Β - + Άλας 1 Άλας 2 Άλας 3 Άλας 4 + + . 1) Γ +Δ - Α +Δ - Γ +Β - + ΙΖΗΜΑ ΙΖΗΜΑ NaCl(αq) + ΑgΝΟ3 (αq) NaNO3(αq) + Αg Cl (s) 6 KBr(αq) + Al2 (CO3 )3 (s) 2 AlBr3 (αq) + 3 K2CO3(αq) 3 Mg SO4 + 2 Να3ΡΟ4 3 Να2SO4 Mg 3(ΡΟ4)2 (s) + + PbS (s) Na2S (αq) + Pb(ΝΟ3) 2 (αq) 2 ΝαΝΟ 3 (αq)

* Σημείωση : Τα οξέα ιζήματα είναι ελάχιστα . Οξύ1 + Άλας 1 Οξύ2 Άλας 2 + 2) Ηχ+Β- Γ +Δ - Ηψ+Δ- Γ +Β - + + ΑΕΡΙΟ * ΙΖΗΜΑ HCl (αq) ΑgΝΟ3 (αq) ΗΝΟ3 (αq) + Αg Cl (s) + θ H2 SO4(αq) + 2 Νa Br(αq) 2 ΗBr(g) + Na2 SO4(αq) + CO2 (g) 2 ΗΝΟ 3 CaCO 3(s) + H2O + Ca(ΝΟ3) 2 * Σημείωση : Τα οξέα ιζήματα είναι ελάχιστα .

Βάση 1 + Άλας 1 Βάση 2 + Άλας 2 3) Α+ (ΟΗ)ψ - + Γ +Δ - Γ +ΟΗ- + Α +Δ - ΙΖΗΜΑ ΙΖΗΜΑ 3 NaOH(αq) + AlCl 3(αq) Al(OH) 3 (s) + 3 NaCl(αq) Ca(OH)2(αq) + K2CO 3(αq) 2 KOH (αq) + CaCO 3(s) . Ca(OH)2(αq) + Fe SO4(αq) Fe(OH)2(s) Ca SO4 (s) + 3 ΝΗ3 + 3 Η2Ο + Κ3ΡΟ4 3 KOH + (ΝΗ4)3 ΡΟ4 αμμώνια

Η + ΟΗ - Η2Ο Οξύ Νερό + Βάση Άλας + β ) Εξουδετέρωση : στην πραγματικότητα είναι η δέσμευση των Η + του οξέος με τα ΟΗ – της βάσης Η + + ΟΗ - Η2Ο Για τους υπολογισμούς των σωμάτων γράφουμε τους μοριακούς τύπους στην εξίσωση της αντίδρασης άρα η γενική μορφή είναι : Οξύ Νερό + Βάση Άλας + Αψ+ Βχ- (χ.ψ) Η2Ο ψ Ηχ+ Α- + χ Β+(ΟΗ)ψ - + + + + + Σημείωση : την θέση του οξέος ή της βάσης μπορούν να πάρουν οι ανυδρίτες τους.

Οξύ Βάση Άλας Νερό HCl NaCl NaOH Η2Ο Ca(ΝΟ3)2 2 2 ΗΝΟ3 Ca(OH)2 Η2Ο + , + HCl NaCl NaOH + Η2Ο + Ca(ΝΟ3)2 2 2 ΗΝΟ3 Ca(OH)2 + Η2Ο + Al2(SO4)3 3 H2SO4 2 Al(OH)3 + 6 Η2Ο + 2 + Η3ΡΟ4 3 CaO Ca3(ΡΟ4)2 + 3 Η2Ο K2CO 3 CO2 2 KOH + Η2Ο + 3 2 Fe(ClO3)3 Cl2O5 + Fe2O3 Ν2Ο3 2 ΝΗ3 + 2 ΝΗ4ΝΟ2 + Η2Ο

3.6 Οξέα –Βάσεις – Άλατα - Εξουδετέρωση και καθημερινή ζωή 3.6 Οξέα –Βάσεις – Άλατα - Εξουδετέρωση και καθημερινή ζωή Όξινη βροχή και περιβάλλον Όξινη ονομάζεται η βροχή όταν έχει pH < 5,6 που έχει η καθαρή βροχή. Οφείλεται κυρίως στα οξείδια SO2 (βιομηχανία) και NO (αυτοκίνητα) τα οποία μετατρέπονται στην ατμόσφαιρα σε SO3 και ΝΟ2 τα οποία με το νερό της βροχής δίνουν H2SO4 και ΗΝΟ3 . Η όξινη βροχή έχει σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις στα φυτά , στα ζώα κυρίως σε ψάρια ποταμών και λιμνών και τέλος στα μαρμάρινα μνημεία λόγω της γυψοποίησης του μαρμάρου. ( CaCO3 CuSO4 )

ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΗΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΟΞΙΝΗΣ ΒΡΟΧΗΣ ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΗΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΟΞΙΝΗΣ ΒΡΟΧΗΣ

Έντομα και οξέα – βάσεις : Πολλά έντομα για αμυντικό όπλο έχουν οξύ ή βάση στο υγρό που εκκρίνουν κατά το κέντρισμα π.χ το τσίμπημα της σφήκας περιέχει βάση και βάζοντας ξύδι ή λεμόνι το εξουδετερώνουμε ενώ της μέλισσας και του κουνουπιού οξύ και βάζουμε αμμωνία. pH και υγιεινή : Το δέρμα έχει όξινο pH ( 5 ~ 5,6 ) ώστε να μην ευνοείται η ανάπτυξη μικροοργανισμών , επίσης τα σαμπουάν πρέπει να έχουν παρόμοιο pH με το δέρμα. Στο στόμα τα βακτήρια διασπώντας τα σάκχαρα δημιουργούν οξέα τα οποία καταστρέφουν το σμάλτο των δοντιών γιαυτό η οδοντόκρεμα έχει βασικό pH ώστε να εξουδετερώνει τα οξέα.

ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΟΞΕΩΝ ΣΤΟ ΣΤΟΜΑΧΙ Το pH στο στομάχι είναι πολύ όξινο ( ~ 1 ) λόγω του ΗCl που εκκρίνεται από τα τοιχώματα του , ώστε να διευκολύνει την διάσπαση των τροφών και κυρίως να εξουδετερώνει τους μικροοργανισμούς .Εάν η ποσότητα του είναι μεγαλύτερη από την φυσιολογική προκαλεί βλάβη στα τοιχώματα του στομάχου (έλκος) και πρέπει να εξουδετερώνεται με αντιόξινα φάρμακα.

Σταλακτίτες και σταλαγμίτες σχηματίζονται στην οροφή και ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΣΤΑΛΑΓΜΙΤΗ Σταλακτίτες και σταλαγμίτες σχηματίζονται στην οροφή και στο δάπεδο αντίστοιχα των σπηλαίων καθώς το νερό που στάζει πολύ αργά περιέχει CaHCO3 διαλυμένο το οποίο αντιδρά με το CO2 του αέρα και σχηματίζει το CaCO3 του σταλακτίτη. 2CaHCO3 + CO2 2CaCO3 + H2O

όξινη βροχή. Η βροχή και τα ανάλογα φαινόμενα (χιόνι, υγρασία κ. ά όξινη βροχή. Η βροχή και τα ανάλογα φαινόμενα (χιόνι, υγρασία κ.ά.) των οποίων το νερό είναι περισσότερο όξινο (pH 4 περίπου) από το φυσιολογικό. Η οξύτητα της όξινης βροχής οφείλεται στην παρουσία κυρίως θειικού αλλά και νιτρικού οξέος. Τα οξέα αυτά σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα από την αντίδραση των υδρατμών με τα αέρια του διοξειδίου του θείου και των οξειδίων του αζώτου που παράγονται σε μεγάλες ποσότητες από την καύση των ορυκτών καυσίμων (κάρβουνο, πετρέλαιο, μαζούτ κ.ά.). Τα αέρια αυτά παράγονται στις βιομηχανικές και αστικές περιοχές και μεταφέρονται με τα ρεύματα του αέρα. Μετά το σχηματισμό των οξέων η όξινη βροχή φτάνει στο έδαφος, όπου προκαλεί διαβρώσεις των υλικών, καταστροφή των φυτών και ρύπανση των λιμνών. Η όξινη βροχή είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας ρύπανσης (μόλυνσης) του περιβάλλοντος. Περιβαλλοντικές μελέτες του 1984 έδειξαν ότι τα μισά δέντρα περίπου στο γερμανικό Μέλανα Δρυμό είχαν υποστεί βλάβες. Στην Κίνα η γρήγορη βιομηχανική ανάπτυξη μετά το 1990 αύξησε δραματικά τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της όξινης βροχής, έτσι που το 40% του εδάφους της έχει επηρεαστεί, με συνεχή τάση αύξησης του ποσοστού. Είναι φανερό ότι το φαινόμενο της όξινης βροχής είναι στενά συνδεμένο με τη βιομηχανική ανάπτυξη και με το κόστος των παραγόμενων προϊόντων. Στην Ελλάδα η όξινη βροχή είναι ένα φαινόμενο που εντοπίζεται κυρίως στην περιοχή της πρωτεύουσας, όπου εκτός των επιπτώσεων στους πληθυσμούς των φυτών και των ζώων έχει σοβαρή επίπτωση και στη διάβρωση των μαρμάρινων μνημείων.