81 интерактивті симулятор

«Үлгі А … Үлгі К» деген он белгісіз үлгі берілген, оларды төрт реактивпен зерттейді: жалынның боялуы, натрий гидроксиді, барий хлориді және күміс нитраты. Тұнба түскеннен кейін түпкілікті анықтау үшін артық NaOH/NH₃, сұйылтылған HCl, аммиак ерітіндісін қосады, әр реакция үшін иондық теңдеу бірден шығады. Бәрі оқулықтағы сызбаларға дәл сәйкес — 1.4.2-сурет (катиондар) және 1.4.3-сурет (аниондар); барлық үлгіні анықтағанда, ұпайың мен қателер санын көресің.

Сол жақта реакцияларды типі бойынша сүзгіле (орынбасу, қосып алу, бөліну, этерификация, гидролиз, тотығу, полимерлену, изомерлену, құрамында азоты бар қосылыстар) да, керегін таңда. Ортада механизм кадр-кадрымен жүреді: бастапқы зат пен реагент → байланыстың үзілуі, жаңа байланыстың түзілуі, аралық карбокатион не енол → өнім. ◀ ▶ батырмаларымен қолмен ауыстыр немесе ▶▶ батырмасымен автоматты түрде көр (әр 0.9 с сайын). Марковников ережесіне бағынатын реакцияларда «сутек ең көп гидрленген көміртек атомына қосылады» деген кеңес шығады, ал екіншілік және біріншілік карбокатиондар қатар көрсетіледі. Оң жақта — шарттары жазылған толық теңдеу, қадамның түсіндірмесі және «Неге?» жазбасы. «Тест» режимінде — 10 сұрақ: өнімді болжау, реакция типін атау, Марковников бойынша негізгі өнімді таңдау, шарттарын анықтау.

Күшті және әлсіз қышқылдардың айырмашылығы неде? Мұны аспаптар арқылы анықта! Индикатор қағазын немесе pH-метрді ерітіндіге батырып, pH мәнін өлше немесе электродтармен электр өткізгіштігін тексер. Содан кейін ерітінді түрі мен оның күші pH мәніне қалай әсер ететінін бақыла. Әлсіз қышқыл ерітіндісінің pH мәні күшті қышқыл ерітіндісінікіндей бола ала ма?

Екі атом жақындағанда не болады? Алыстан атомдар әлсіз тартылады, ал тым жақындағанда қатты тебіледі. Атомдар жұбын таңда (неон, аргон, оттек), олардың арақашықтығын өзгертіп, потенциалдық энергия қисығы (σ және ε) қалай өзгеретінін бақыла. Қозғалмалы атом тепе-теңдік нүктесінің маңында тербеледі — оларды көзге көрінбейтін серіппе байланыстырып тұрғандай!

Химиялық реакцияда атомдар пайда болмайды да, жоғалмайды да — олар тек қайта топтасады. Сондықтан теңдеудің екі жағында әрбір элемент атомдарының саны бірдей болуы керек. Теңдеуді теңестіру үшін коэффициенттерді (сандарды) арттырып, кеміт. Молекулалар, таразы немесе бағаналы диаграмма арқылы тексеруге болады. Теңестірсең, 😊 пайда болады!

Шарды свитерге үйкесең не болады? Теріс зарядтар (электрондар) свитерден шарға өтеді де, шар теріс зарядталады. Теріс зарядталған шар қабырғаға тартылып, оған жабысады (статикалық электр). Шарды сүйреп, свитерге үйке, содан кейін қабырғаға жақында. «Қабырғаны алып тастау» батырмасын бассаң, шар оң зарядталған свитерге қайта оралады. Зарядтарды көрсету режимін қос та, не болатынын бақыла!

Ерітінді концентрациясы деген не? Концентрация = еріген заттың моль саны / ерітінді көлемі. Стақанға зат қоссаң — концентрация артады, су қоссаң (сұйылтсаң) — кемиді. Суды буландырсаң — концентрация қайта артады, ал ерітіндіні төгіп тастасаң, концентрация өзгермейді. Әр түсті заттарды таңдап, концентрация өлшегішін ерітіндіге батыр да, моль/л бірлігімен өлше. Затты тым көп қоссаң, ерітінді қаныққан болады, ал артығы түбіне тұнады!

Кофе, сүт, газдалған су, аккумулятор қышқылы — бұл сұйықтықтар қаншалықты қышқыл немесе сілтілі? pH шкаласы 0-14 аралығында: 7 — бейтарап орта (су), 7-ден кіші — қышқылдық, үлкені — сілтілік. Сұйықтықты таңда, pH-метрді ерітіндіге батырып, өлше. Су қосқанда (сұйылтқанда) pH қалай 7-ге (бейтарап ортаға) жақындайтынын бақыла!

Молярлық концентрация (моль/л) = еріген заттың моль саны / ерітінді көлемі (литрмен). Еріген зат мөлшерін (моль) және ерітінді көлемін жүгірткілермен өзгертіп, концентрацияның қалай өзгеретінін бақыла. Еріген зат неғұрлым көп немесе көлем неғұрлым аз болса, концентрация соғұрлым жоғары болады. Ол тым жоғарыласа, ерітінді қанығып, артығы түбіне шөгеді!

Атом протондардан, нейтрондардан және электрондардан тұрады. Протондар мен нейтрондар ядрода, электрондар — қабатта орналасады. Протондар саны элементті анықтайды (1 протон = сутек, 2 = гелий...). Протондар, нейтрондар және электрондар санын өзгертіп, бақыла: қандай элемент шығады, заряд (протондар − электрондар) және массалық сан (протондар + нейтрондар) қалай өзгереді. Протондар мен электрондар саны тең болса — атом бейтарап, тең болмаса — бұл ион!

Молекулалар атомдардан тұрады. Сутек (H), оттек (O), көміртек (C) және азот (N) атомдарын дұрыс қатынаста қосып, молекулалар құрастыр. Мысалы: 2 сутек атомы + 1 оттек атомы = су (H₂O). Қажетті атомдар қосылған бойда молекула автоматты түрде түзіліп, коллекцияға қосылады. Қанша молекула құрастыра аласың?

Бір элемент атомдарында нейтрондар саны әртүрлі болуы мүмкін — бұл изотоптар. Изотоптардың протондар саны бірдей (сондықтан олар бір элемент), бірақ массалық саны (протондар + нейтрондар) әртүрлі. Элементті таңда, нейтрондар санын өзгертіп, бақыла: қандай изотоп шығады, табиғатта қаншалықты таралған, атомдық массасы қандай. Мысалы: көміртек-12 ең көп таралған, ал көміртек-14 тұрақсыз!

Реакция кезінде реагенттер белгілі бір қатынаста жұмсалады. Бір реагент жетпесе (шектеуші реагент), екіншісі артық қалады. Мысалы: 2 тілім нан + 1 тілім ірімшік = 1 сэндвич. Сенде 5 тілім нан мен 3 тілім ірімшік болса, неше сэндвич шығады және не қалады? Реагенттер мөлшерін өзгертіп, өнімдер мен қалдықтардың қалай өзгеретінін бақыла. Нағыз реакцияларды да байқап көр — су мен аммиак алу!

Неліктен ерітінділер түсті болады? Лазерді түсті ерітіндіге бағыттап, жарықтың қаншасы жұтылып, қаншасы өтетінін детектормен өлше. Еріген затты, концентрацияны, кювета қалыңдығын және жарық толқынының ұзындығын өзгертіп, Бер заңы A = ε·l·c бойынша жұтылудың қалай өзгеретінін бақыла. Ерітінді неғұрлым концентрлі және қабат неғұрлым қалың болса, жарық соғұрлым күшті жұтылады.

Атомдар электрондарды бірдей тартпайды. Екі атомның электртерістілігін (EN) өзгертіп, электрондардың күштірек тартатын атомға қалай ығысатынын бақыла — ол δ− (теріс), ал екіншісі δ+ (оң) заряд алады. Байланыс диполінің көрсеткісі EN айырмасын көрсетеді: айырма аз болса — коваленттік байланыс, көп болса — иондық. Электр өрісін қос — полюсті молекула бұрылып, өріс бойымен орналасады.

Неліктен ағаш суда қалқиды, ал темір батады? Тығыздық = масса ÷ көлем. Материалды таңда (ағаш, мұз, шыны, темір, мыс, алтын), көлемін өзгерт немесе өз білеушеңді жасап, массасы мен көлемін бер. Тығыздығы судың тығыздығынан 1.0 кг/л аз болса, білеуше қалқиды, көп болса — батады. Қалқығанда суға батқан бөлігі тығыздыққа байланысты.

Неліктен иіс бөлмеге таралады? Ыдыс қалқамен екі бөлікке бөлінген: сол жақта — көк газ бөлшектері, оң жақта — қызыл газ бөлшектері. Мөлшері мен температурасын беріп, «Қалқаны алу» батырмасын бас. Бөлшектер үнемі қозғалып, соқтығысып, біртіндеп араласады да, бүкіл ыдысқа біркелкі таралады. Температура неғұрлым жоғары болса, бөлшектер соғұрлым жылдам қозғалады және диффузия тезірек жүреді.

Зарядтар бір-біріне қалай әсер етеді? Кулон заңы: F = k·q₁·q₂ / r². Екі зарядты сызық бойымен сүйреп, арақашықтықты өзгерт, олардың шамасы мен таңбасын (+/−) бер. Аттас зарядтар тебіледі, әр аттас зарядтар тартылады. Зарядтар неғұрлым үлкен және арақашықтық неғұрлым аз болса, күш соғұрлым күрт артады.

Атом ядросы неден тұрады? Протондар мен нейтрондарды қосып-алып, ядро құрастыр. Протондар саны қай элемент екенін анықтайды, ал протондар+нейтрондар массалық санды береді. Нуклидтер диаграммасынан ядроның тұрақты (қою көк) немесе радиоактивті ыдырайтыны (β⁻, β⁺, бөліп шығару) көрінеді. Нейтрондар тым көп немесе тым аз болса, ядро тұрақсыз болады.

Жарық молекулалармен қалай әрекеттеседі? Жарық көзін таңда (микротолқындар, инфрақызыл сәуле, көрінетін жарық, ультракүлгін) және фотондарды молекулаға бағытта. Молекула энергиясы сәйкес фотонды жұтып, әрекет етеді: су айналады, көмірқышқыл газы тербеледі, азот(IV) оксиді жарқырайды, ал озон ультракүлгін әсерінен ыдырайды. Кейбір молекулалар, мысалы N₂, O₂, жарықты өз бойынан өткізеді.

Резерфорд атом ядросын қалай ашты? Оң зарядталған альфа-бөлшектерді жұқа алтын фольгаға бағытта. Көпшілігі тесіп өтеді, бірақ кейбіреуі ядроның жанынан ұшып өткенде кулондық тебілу салдарынан күрт ауытқиды, ал тура ядроға ұшқандары кері серпіледі. Ядро протондарының санын немесе энергияны өзгертіп, ауытқудың қалай өзгеретінін бақыла — бұл тәжірибе атом массасының кішкентай ядрода шоғырланғанын дәлелдеді.

Неліктен молекуланың белгілі бір пішіні болады? Орталық атомға байланыстар (дара, қос, үш еселі) және бөлінбеген электрон жұптарын қос. Электрон жұптары бір-бірін тебеді де, мүмкіндігінше алыс орналасады (VSEPR теориясы). Домендер санына қарай сызықтық, жазық үшбұрышты, тетраэдрлік, бұрыштық, пирамидалық және басқа пішіндер шығады. Бөлінбеген жұп қоссаң, пішін өзгереді, ал байланыстар арасындағы бұрыш кішірейеді.

Неліктен мұз ериді, ал су буланады? Затты (неон, аргон, оттек, су) таңда да, температураны қыздырғыш/салқындатқышпен өзгерт. Суықта бөлшектер тор түзіп, дерлік қозғалмайды (қатты дене), жылыда бір-бірінен ажырап, ағады (сұйық), жоғары температурада еркін ұшады (газ). Температура мен фазаны термометр арқылы қадағала.

Газ қысымы неге тәуелді? Сорғымен бөлшектер қос, қыздырғыш/салқындатқышпен температураны өзгерт, поршеньді жылжытып, көлемді азайт. Бөлшектер қабырғаларға серпімді соғылып, қысым түзеді. Бөлшектер неғұрлым көп, температура жоғары немесе көлем аз болса, қысым соғұрлым жоғары (PV = NkT). Қысымды манометрден, ал температураны термометрден қадағала.

Газдың қысымы, көлемі және температурасы қалай байланысқан? Сорғымен ауыр (көк) және жеңіл (қызыл) бөлшектер қос. «Тұрақты T» таңдасаң — көлем азайғанда қысым артады (Бойль — Мариотт заңы P·V=const). «Тұрақты V» таңдасаң — қыздырғанда қысым артады (Шарль заңы P/T=const). Мини-графиктегі тәуелділік қисығын қадағала.

Неліктен молекуланың белгілі бір пішіні болады? Орталық атомға дара байланыстар мен бөлінбеген электрон жұптарын қос. Электрондық домендер бір-бірін тебеді де, мүмкіндігінше алыс орналасады (VSEPR теориясы): 2 домен сызықтық, 3 — жазық үшбұрышты, 4 — тетраэдрлік пішін береді. Бөлінбеген жұп қоссаң, пішін өзгереді (су — бұрыштық, аммиак — пирамидалық), ал байланыстар арасындағы бұрыш кішірейеді. CO₂, BF₃, H₂O, NH₃, CH₄ мысалдарында байқап көр.

Кофе, сүт, лимон, сабын — олар қаншалықты қышқылдық немесе сілтілік? Сұйықты таңда — pH-метр 0–14 аралығындағы мәнді көрсетеді: 7 — бейтарап орта, кіші — қышқылдық (қызыл), үлкен — сілтілік (қызғылт). H₃O⁺ (қышқыл) және OH⁻ (негіз) иондарының қатынасын бағаналармен көрсет. Қышқылдық сұйықта H₃O⁺ басым, ал сілтілік сұйықта OH⁻ көбірек.

Неліктен зат қатты, сұйық және газ күйлеріне ауысады? Неонды, аргонды, оттекті немесе суды таңда да, температураны қыздырғыш/салқындатқышпен өзгерт. Суықта бөлшектер тор түзіп, дерлік қозғалмайды (қатты дене), жылыда бір-бірінен ажырап, ағады (сұйық), жоғары температурада еркін ұшады (газ). Температура мен қысымға байланысты заттың фазалық диаграммада қай жерде тұрғанын нүкте арқылы көр — негізгі нұсқадан толығырақ!

Z=1..20 болатын элементті таңда — энергетикалық диаграммада электрондардың ең аз энергия принципі бойынша — энергиясы ең төмен орбитальдан бастап — орбитальдарды қалай толтыратыны, ал Хунд ережесі бойынша энергиясы бірдей орбитальдарға алдымен бір-бірден орналасатыны көрсетіледі. Қасында электрондық конфигурацияның толық (1s²2s²…) және қысқа ([Ne]3s¹) жазылуы пайда болады.

Периодтық жүйенің алғашқы 20 элементінің кез келгенінің ұяшығын бас — Бор бойынша атом моделі пайда болады. Оңға және төмен жылжып, салыстыр да, көз жеткіз: период = қабаттар саны, топ = сыртқы (валенттік) қабаттағы электрондар саны.

Алғашқы 20 элементтің атом радиусы, иондану энергиясы, электртерістілігі және металдық қасиеттері түсті картада (heatmap) көрсетілген. Қасиетті таңдап, элементтерді басып, мәндерін салыстыр — период және топ бойынша өзгеру заңдылықтары бірден көрінеді.

Катионды (оң ион) және анионды (теріс ион) таңда — индекстер «айқастыру» ережесі бойынша есептеліп, қосылыс формуласы құралады: Al³⁺ + O²⁻ → Al₂O₃. Қасында қосылыстың атауы, класы (оксид, негіз, қышқыл, тұз) және зарядтар балансы көрінеді — формула құрастыруды осында толық меңгер!

Металдар, бейметалдар, қышқылдар, негіздер, оксидтер, тұздар — 60 заттың кез келгенін қалағаныңша араластыр. Реакция жүрсе, колбада түстің өзгергені, көпіршіктер бөлінгені, тұнба түскені, жылу бөлінгені не сіңірілгені көрінеді. Ең бастысы — әр реакция бірден үш түрде жазылады: сөздік теңдеу, химиялық формулалар және коэффициенттері бар реакция теңдеуі. «Қыздыру 🔥» батырмасымен бір заттың айырылу реакциясын да көруге болады.

Нағыз зертханалық үстел: стаканға су, қышқылдар, негіздер, тұздар, металдар, индикаторлар қос та, не болатынын бақыла. Кесте әр зат үшін моль санын, ерігіштігін (г/л) және қанша пайызы еригенін бірден көрсетеді. Температура көтерілгенде ерігіштік өзгереді. Әр реакция сөзбен жазылған теңдеу және коэффициенттері бар теңдеу түрінде жазылады. «Жанарғы» режимінде затты сағат шынысына сал, жалында қыздырып, айырылу реакциясын көр.

Бес түрдің — қосылу, жану, орынбасу, алмасу, айырылу — бірінен реакция таңда да, коэффициенттерді +/− батырмаларымен іріктеп қой. Кесте әр элементтің сол және оң жақтағы атом санын көрсетеді, олар тең болғанда жасыл түске боялады. Қиналсаң, «Жауап» батырмасы дұрыс коэффициенттерді көрсетеді.

Металдардың активтілік қатары (K…Au, H₂ шекарасымен) және галогендер қатары (F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂) экранда үнемі көрініп тұрады. Элемент таңдап, оны қышқылға, суға немесе тұз ерітіндісіне сал — реакция жүре ме, неге, және коэффициенттері бар теңдеуін бірден көресің.

H₂SO₄, KMnO₄, K₂Cr₂O₇ сияқты 3–4 элементтен тұратын 20 қосылыстың бірін таңда да, белгілі тотығу дәрежелерін (H +1, O −2 …) пайдаланып, көрсетілген элементтің тотығу дәрежесін +/− батырмаларымен тап. Жауап дұрыс болса, толық шешуі шығады.

3 деңгейдегі 20 тотығу-тотықсыздану реакциясы: жеңіл, орташа, жоғары. Әр реакцияда тотыққан және тотықсызданған элементтер, ауысқан электрондар саны және реакция түрі (молекулааралық, молекулаішілік, өздігінен тотығу-тотықсыздану) көрінеді, ал теңестіруге атомдар санының кестесі көмектеседі.

Көлде 12 түрлі қоқыс жүзіп жүр. Оларды контейнерлерге дұрыс сұрыпта: пластик, шыны, металл, органика — ластану деңгейі төмендейді, су бірте-бірте мөлдір болады, ал балықтар мен басқа жануарлар қайта оралады.

Айналым көрсетілген: зауыт түтіні — SO₂ және NO₂ газдары — бұлтқа түсіп, қышқыл жаңбыр болып жауады. Көздерді бір-бірлеп алып таста: жаңбырдың pH-ы 3.5-тен таза жаңбырдағыдай 5.6-ға дейін көтеріледі, ал қураған өсімдіктер қайта гүлдейді.

Шикі көмір, ескі автобустар және сүзгісіз мұржалар сияқты көздерді алып таста да, орнына жақсартылған отын, электр көлігі және сүзгілер қой. AQI 300-ден 50-ге дейін төмендейді, түтінді аспан ашылады.

Таулар, өзен мен орман арасында ластаушылар бар: ағынды сулар, қоқыс үйінділері, түтінді мұржалар. Оларды алып таста, тазарту құрылыстары мен сұрыптау контейнерлерін қой, ағаш отырғыз — өзен мөлдірленеді, ал жануарлар қайта оралады.

Бюретка кранын бұрап, стаканға тамшылатып немесе ағынмен құй. Заттарды санаттар бойынша таңда: су, қышқылдар, негіздер, тұздар, индикаторлар, органикалық заттар — құрам кестесінен моль санын және еру пайызын бақыла. Қыздырғанда ерігіштік өзгереді, ал 100°C-тан жоғары қайнау басталады. Реакциялар қойындысы стакандағы реакцияларды коэффициенттері бар теңдеулермен көрсетеді.

Металл пластинкаға этанол тамызып, тұтат — көгілдір жалын пайда болады. Металл тұзын қоссаң, жалын сол ионның түсіне боялады: калий — күлгін, натрий — сары, мыс — жасыл-көгілдір, кальций — қызғылт сары. Тест режимінде жасырын тұздың ионын жалын түсінен тап — бұл аналитикалық химияның нағыз әдісі.

8 катион (Ag⁺, Pb²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Na⁺) және 7 анион (Cl⁻, I⁻, SO₄²⁻, CO₃²⁻, OH⁻, S²⁻, NO₃⁻) ерітінділерін жұптап араластыр да, ерігіштік ережелері бойынша тұнба түзіле ме, жоқ па — бірден көр. Тұнба түссе, ерітінді лайланады, түбіне түрлі түсті үйінді шөгеді, толық және қысқартылған иондық теңдеулер жазылады. Содан кейін 1.3.3-суреттегідей «Сүзу» батырмасымен тұнбаны қағазда қалдырып, сүзіндіні төмен ағызып жібер, ал «Кептіру» батырмасымен таза тұз ал — 26 тұнбаның қаншасын таба аласың?

8 заттың бірін таңда (таза су, нафталин, стеарин қышқылы, таза мыс — тұзды су, топырақ аралас мұз, балауыз шам, қола құймасы) да, «Қыздыру» батырмасын бас: уақыт жүріп, «температура–уақыт» қисығы ~4 с ішінде солдан оңға шынайы сызылады. Таза зат балқу температурасына жеткенде қисық ГОРИЗОНТАЛЬ болады — бүкіл жылу кристалдық құрылымды бұзуға жұмсалады; қоспада горизонталь бөлік жоқ, тек КӨЛБЕУ бөлік бар — мұны жарқын белгілер, пунктир және түсініктемелер көрсетеді. «Салыстыру» батырмасы екі затты бір осьте салады (мысалы, таза су мен тұзды суды, таза мыс пен қоланы), айырмашылық бірден көрінеді.

Сол жақтағы тізімнен зат таңдап, қарындашпен сызылған бастапқы сызыққа дақ түсір де, қағазды шыны ыдыстағы еріткішке батыр. Еріткіш қағаз бойымен көтеріледі, бір болып көрінген дақ бөлініп, жоғары жылжиды; еріткіш фронты тоқтағанда әр дақтың Rf мәні (дақтың жолы a ÷ еріткіштің жолы b) көрсеткілермен және пунктирмен белгіленеді. Бір дақ — ТАЗА, екі және одан көп — ҚОСПА; барлық 10 затты тексеріп көр (4 таза, 6 қоспа), сонда жалпы қорытынды шығады.

Сол жақтан өндірісті таңда да, сатыларды ◀ ▶ батырмаларымен ауыстыр — күйдіру пеші, конвертер, сіңіру мұнарасы, домна пеші, флотациялық ванна, Фраш ұңғымасы және басқа аппараттар құбырлары, ағындары, жалыны және термометрлері бар анимациялық сызбаларда көрсетілген. Оң жақта теңдеудің үстінде сатының жағдайлары (температура, қысым, катализатор) ірі етіп жазылған, ал түсіндірме оқулық тілімен берілген. «Бапта» режимінде контактілі әдіс пен Габер процесі үшін температураны, қысымды және катализаторды өзгерт — өнім шығымы мен реакция жылдамдығы бірден өзгеріп, өнеркәсіптегі оңтайлы жағдайлармен салыстырылады. «Тест» режимінде — 6 сұрақ: сатыларды ретімен орналастыру, жағдайларды таңдау, реакцияны тану.

Каталогтағы 140 органикалық қосылысты үш түрде (толық құрылымдық, қысқартылған, қаңқалық формула) қарастыр — IUPAC атауымен, жалпы формуласымен, қасиеттерімен, гомологтық қатардың қайнау температуралары диаграммасымен және изомерлерімен. «Құрастыр» режимінде тізбекті, еселі байланыстарды, функционалдық топтарды және орынбасарларды таңдап, молекула құрастыр — сөйтіп оның атауын ал. «Тест» режимінде — 10 сұрақтан тұратын жинақ.