Вправа 1 Поясніть місце хімії серед наук про природу. Усі природничі науки вивчають природу, але з різних боків, тому хімія серед наук про природу посідає місце між фізикою і біологією, водночас тісно пов'язана з іншими природничими науками: астрономією, екологією, геологією, географією.
Вправа 2 Охарактеризуйте науки, що виникли на межі:
а) фізики та хімії; Фізична хімія та хімічна фізика.
Фізична хімія — галузь науки, що вивчає хімічні явища й процеси на основі загальних фізичних принципів та експериментальних методів. Зосереджена на вивченні хімічних явищ.
Хімічна фізика — наука, яка досліджує хімічні процеси фізичними методами, зокрема молекулярної фізики та фізики твердого тіла.
б) біології та хімії; Біохімія.
Біологічна хімія — наука про хімічний склад організмів і процесів, які в них відбуваються. Досліджує склад і будову білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот, способи їх перетворень, використовуючи хімічні методи досліджень.
в) геології та хімії. Геохімія.
Геологічна хімія — наука про хімічний склад Землі, поширення та міграцію хімічних елементів у різних оболонках земної кулі.
Вправа 3 Поясніть, як ви розумієте філософську категорію «матерія». Матерія — це увесь світ, що нас оточує, з усією різноманітністю його існування і перетворень. Невід’ємною властивістю існування матерії є рух.
Охарактеризуйте відомі вам форми руху матерії.
Фізична форма руху матерії, яка властива фізичним процесам (механічному рухові атомів, молекул, мікроскопічних і космічних тіл; поширенню електромагнітних і гравітаційних хвиль; переміщенню елементарних частинок) притаманна всім матеріальним тілам.
Хімічна форма руху матерії пов’язана зі сполученням атомів між собою й утворенням речовин і розпадом речовин на атоми, з яких під час хімічних реакцій утворються нові речовини, тому хімія пояснює розвиток живої та неживої природи на рівні хімічних елементів і їхніх сполук.
Біологічна форма руху матерії охоплює різноманітні біологічні процеси в живих організмах (обмін речовин, саморегуляцію, зв’язки в біоценозах, біосферні зміни), тобто забезпечує взаємозв’язки живих організмів з навколишнім середовищем.
Вправа 4 Обґрунтуйте взаємозв’язки між формами руху матерії.
Фізична форма руху матерії властива всім без винятку матеріальним об’єктам і тому лежить в основі всіх інших форм руху. Крім макрооб’єктів її носієм є елементарні частинки — протони, нейтрони, електрони тощо. Хімічна форма руху матерії базується на фізичній формі руху, наприклад перехід електронів від атомів одних елементів до атомів інших елементів, і супроводжуються фізичними процесами — вбиранням або вивільненням теплоти чи світла, зміною кольору тощо, а найпростішим носієм хімічної форми руху матерії є атом, зокрема йонізований. Біологічна форма руху матерії неможлива без фізичної і хімічної форм руху, але не вичерпується ними, оскільки є якісно новою, відмінною від попередніх форм руху матерії, бо найпростіший носій біологічної форми руху матерії — клітина.
Вправа 5 Поясніть роль В. Вернадського у створенні вчення про біосферу. В. Вернадський сформулював визначення: «Біосфера є оболонкою життя — сферою існування живої речовини», довів тісну взаємодію та взаємозалежність усіх форм життя і охарактеризував вплив людини («сферу розуму») на біосферу.
Вправа 6 Унаслідок фотохімічних процесів, що відбуваються в атмосфері, озон розкладається за схемою О3 → О2 + О. Обчисліть масу кисню, яка утвориться внаслідок розкладання 24 кг озону.
Відомо: m(О3)=24 кг
Знайти: m(О2)-?
Розв'язування
І спосіб
Записуємо хімічне рівняння:
24 кг х кг
O3 → O2 + O
48 кг 32 кг
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 кмоль озону О3 з утворенням 1 кмоль кисню О2. Обчислюємо молярні маси (М=Mr кг/кмоль) речовин й, відповідно, маси 1 кмоль.
Mr(О3)=3•Ar(О)=3•16=48, M(О3)=48 кг/кмоль, маса 1 кмоль=48 кг
Mr(О2)=2•Ar(О)=2•16=32, M(О2)=32 кг/кмоль, маса 1 кмоль=32 кг
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
За допомогою пропорції обчислюємо масу кисню:
24 кг / 48 кг = х кг / 32 кг, звідси
х кг • 48 кг = 24 кг • 32 кг
х=m(О2)= 24 кг • 32 кг : 48 кг=16 кг
ІІ спосіб
1. Обчислюємо кількість речовини озону масою 24 кг за формулою y=m/M, де
M=Mr кг/кмоль
Mr(О3)=3•Ar(O)=3•16=48, М(О3)=48 кг/кмоль
ν(О3)=m(О3):M(О3)=24 кг : 28 кг/кмоль=0,5 кмоль
2. Записуємо хімічне рівняння: О3 → О2 + О
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.
Прореагувало 1 кмоль озону О3 з утволренням 1 кмоль кисню О2, кількості речовини однакові. Отже, якщо в реакцію вступає 0,5 кмоль озону, тоді утвориться така ж кількість речовини кисню, тому v(О2)=v(О3)=0,5 кмоль
3. Обчислюємо масу кисню кількістю речовини 0,5 кмоль за формулою m=ν•M
Mr(О2)=2•Ar(О)=2•16=32, М(О2)=32 кг/кмоль
m(О2)=v(О2)•M(О2)=0,5 кмоль•32 кг/кмоль=16 кг
Відповідь: 16 кг