Освоив эту тему, вы сможете:

Понимать суть физических и химических явлений, различать их;

Приводить примеры химических явлений, происходящих в природе и быту;

Наблюдать ход химических реакций по определенным признакам;

Проводить самостоятельно лабораторные опыты, характеризовать их ход, описывать наблюдения, делать выводы;

Формировать навыки и приобретать опыт в экспериментальном исследовании веществ и их свойств.

Вспомните из курса природоведения, что называют явлениями. Перечислите известные вам группы явлений.

Физические и химические явления (превращения). В мире, что нас окружает, происходят постоянные изменения. Как вам уже известно, их называют явлениями.

Изучение в курсе природоведения темы «Мир явлений, в котором живет человек» дало вам возможность шире познакомиться с физическими явлениями - механическими, звуковыми, тепловыми, световыми (рис. 46), магнитными и электрическими и некоторыми их характеристиками.

Приведите примеры вышеперечисленных физических явлений. Подумайте и дайте ответ на вопрос: происходит во время этих явлений разрушение одних веществ и образование других?

Очевидно, что нет. Итак, появление инея на деревьях во влажную, холодную пору, уменьшение содержания воды в водоемах в бездощову погоду и выпадение дождя - это явления, связанные с изменением агрегатного состояния воды вследствие изменения температурных условий в природе.

Рис. 46. Молния

Можно ли такие изменения с превращением воды наблюдать в быту? Как их осуществить?

Вы уже знаете, что иней, водяной пар, вода - это одно и то же вещество, в состав молекулы которой соответствует химическая формула Н 2 О.

При комнатной температуре йод - твердое, кристаллическое, темно-фиолетового цвета со слабым блеском вещество. В случае нагревания кристаллы йода сразу же превращаются в пар насыщенного фиолетового цвета, а охлаждаясь, пар снова кристаллизуется (минуя жидкое состояние). Эти преобразования тоже не связанные с изменением состава вещества: и в твердом, и в газообразном этапе молекулы йода состоит из двух атомов, что соответствует формуле И 2 .

Назовите известные вам из обихода стеклянные изделия.

Производство стеклянных изделий базируется на оказании им различной формы. Состав стекла остается неизменным. Способность некоторых веществ расширяться или сжиматься с изменением температур - это также физические изменения.

Вспомните, какие признаки являются проявлением физических свойств веществ.

Итак, до физических свойств, благодаря которым мы можем наблюдать физические явления, относятся: изменение формы, цвет, запах, вкус, блеск, плотность, электро - и теплопроводность, температуры плавления и кипения, пластичность и тому подобное. Их наличие не меняет состав вещества.

Однако химия изучает химические явления, во время которых разрушаются одни вещества и образуются другие. Например, известное вам из быта явление - горение природного газа, который состоит преимущественно из молекул органического вещества метана СН 4 (рис. 47). Этот процесс происходит при наличии газа кислорода.

Исследуем экспериментально, что же образуется в результате сгорания метана. Проведем демонстрационный опыт и выполним следующие действия.

1. Подержим несколько секунд над пламенем холодный предмет. На нем конденсируются капельки воды. Это означает, что в процессе сгорания метана образуется водяной пар (рис. 48).

Рис. 47. Горения природного газа

Рис. 48. Образование воды

2. Змочимо пробирку известковой водой (раствор извести в воде) и снова подержим некоторое время над пламенем згораючого метана. Стенки пробирки быстро мутнеют. Это признак наличия в продуктах горения углекислого газа.

Итак, в результате взаимодействия метана с кислородом образовалось два вещества: вода и углекислый газ. Иначе говоря, разрушились молекулы метана и кислорода и образовавшиеся молекулы воды и углекислого газа (рис. 49).

Рис. 49. Схема превращений во время горения метана:

а - молекула метана; б - две молекулы кислорода; в - атом Углерода; г - четыре атома Водорода; Г - четыре атома Кислорода; д - молекула углекислого газа; с - две молекулы воды

За нагрев порошка железа с серой образуется сложная кристаллическое вещество - феррум(II) сульфид, что проявляет совершенно иные свойства, чем исходные вещества (рис. 50).

Рис. 50. Схема образования феррум(II) сульфида: а - сера; 6 - железо; в - феррум(II) сульфид

Преобразования, при которых происходит разрушение одних веществ и образование других, называют химическими явлениями или химическими реакциями.

Для строительных нужд используют известь (химическое название кальций гидроксид, формула - Са(ОН) 2 . Чтобы его получить, надо провести две реакции: 1) разложение известняка СаСО 3 (кальций карбонат) с целью получения негашеной извести СаО (кальций оксид) и 2) сочетание кальций оксида с водой (как говорят, «погасить известь»).

Итак, мы видим, что во время протекания химических реакций всегда есть вещества, вступающие в реакцию, и вещества, образующиеся после реакции.

Вещества, вступающие в реакцию, называют исходными веществами, или реагентами, а те вещества, которые образуются после реакции, - продуктами или конечными веществами.

В двух вышеописанных реакциях, имеют большое практическое значение для человека, исходными веществами были: кальций карбонат - в первой, кальций оксид и вода - во второй. Продукты реакций - это кальций оксид и углекислый газ - в первой, кальций гидроксид - во второй. Зная химические формулы исходных веществ и продуктов, ход реакции можно изобразить схемами:

(2)

Стрелка вверх означает выделение газа.

Как вы думаете, физические явления и химические реакции происходят одновременно или взаимосвязано?

Явления, сопровождающие химические реакции. Наукой доказано, что каждая химическая реакция сопровождается одним или несколькими внешними проявлениями. Это дает возможность делать выводы о ходе реакций. Рассмотрим основные из них с помощью демонстрационных опытов.

Изменение окраски веществ

Опыт 1. Для выявления растворов щелочей применяют индикатор фенолфталеин - вещество, которое меняет окраску в щелочной среде. Если к раствору натрий гидроксида долить раствора фенолфталеина, последний изменит свою окраску на малиновую. Добавив к этой смеси соляной кислоты, наблюдать обесцвечивание. Это означает, что кислота нейтрализует щелочь. Ход реакции взаимодействия щелочи с кислотой можно записать так:

NаОH + Hcl → NaCl + Н 2 O (3)

Фенолфталеин был индикатором для выявления протекания реакции.

Опыт 2. Изменение окраски наблюдается при прокаливание медной пластинки в пламени (рис. 51). Медь, которая обычно имеет красный цвет, покрывается черным налетом. Этот налет - новообразованное вещество купрум(ІІ) оксид СиО. Схема реакции будет иметь такой вид:

Рис 51. Прокаливание медной пластины

(4)

Выпадение осадка или его растворение

Опыт 3. Нальем в химический стакан раствор ферум(ІІІ) хлорида. Этот раствор имеет желтую окраску. К нему добавим несколько капель раствора натрий гидроксида (щелочи). Будем наблюдать одновременно два явления - содержимое стакана становится бурым (следовательно, изменилось окраски), а впоследствии бура вещество оседает на дно - образовался осадок (рис. 52). Бура вещество - это новообразованный феррум(III) гидроксид. Схема реакции:

(5)

Стрелка вниз указывает на выпадение во время реакции осадка.

Рис 52. Образование осадка ферум(ІІІ) гидроксида

Опыт 4. Если к свіжодобутого осадка ферум(ІІІ) гидроксида доллємо соляной кислоты, то осадок растворяется с образованием растворимого в воде вещества желтого цвета - феррум(III) хлорида:

(6)

Какая еще признак проявятся во время растворения осадка?

Выделение газа

Некоторые химические превращения сопровождаются образованием (выделением) газа.

Опыт 5. В пробирку, в которую помещено цинковую пластинку, доллємо хлоридную кислоту. Сначала па пластинке образуются маленькие пузырьки (рис. 53), которые впоследствии отрываются от поверхности цинка и выделяются наружу. Это газ водород. Схема реакции:

Zn + НСl → ZnCl 2 + H 2 (7)

Чтобы убедиться, что во время реакции выделяется водород, осторожно зажжем газ. Он загорается на воздухе и горит голубым пламенем. Происходит реакция, представленная схемой:

Н 2 + O 2 → Н 2 O (8)

Рис 53. Образование пузырьков водорода на цинковой пластинке

Выделение тепла и света

Такие реакции известны человечеству со времен их использования. Это горение дров и других видов топлива. Они дали толчок к использованию обогрева помещений, изготовление факелов для освещения помещений, улиц и тому подобное.

Вспомните и назовите, какие вы знаете вещества, вступающие в реакции горения.

Опыт 6. Зажжем спичку или сухую лучину и будем наблюдать, что при этом происходит.

Объясните самостоятельно, какими явлениями сопровождается эта реакция.

Простейшей схемой реакции горения является горение углерода:

С + O 2 → CO 2 (9)

Тепло и свет выделяется не только во время сгорания простых веществ углерода, фосфора, магния, но и сложных. Например, природного газа, спирта.

Поглощение теплоты

Этим явлением сопровождаются все реакции, происходящие при нагревании (реакция меди с кислородом). Наглядным примером поглощения теплоты из окружающей среды с растворение аммоний хлорида NH 4 Cl в воде.

Опыт 7. Стакан с аммоний хлоридом поставим па мокрую подложку и доллємо воды, помешивая содержимое стеклянной палочкой. Во время растворения аммоний хлорид поглощает столько теплоты, что стакан примерзает к подставке (рис. 54).

Рис 54. Растворение аммоний хлорида в воде

Появление запаха

Это высшее ассоциируется с образованием душистых соединений. Например, появление своеобразного запаха свежести после грозы объясняется образованием в воздухе молекул озона О 3 . Реакция заключается в перегруппировке молекул кислорода в молекулы озона за высоких температур во время электрических разрядов. Схематически реакцию можно записать так:

О 2 → О 3 (10)

Опыт 8 (выполняют под тягой). Насыпьте на дно пробирки сухую соль - аммоний хлорид и долейте в нее раствор натрий гидроксида объемом 2-3 мл. Наблюдаются ли изменения? Какими явлениями сопровождается реакция?

Учитывая сказанное выше, приходим к выводу, что химические превращения сопровождаются определенными явлениями; они дают возможность наблюдать внешние проявления течения химических реакций.

Лабораторный опыт 3

Проведение химических реакций

Задача 1. Зажгите спичку, затем зажгите спиртовку. Что наблюдаете?

Задание 2. Положите в пробирку небольшой кусочек мела. Долейте уксуса так, чтобы он покрыл мел. Объясните свои наблюдения.

Задание 3. Налейте в пробирку голубой раствор купрум (ІІ) сульфата объемом 1,5-2 мл. Долейте раствора натрий гидроксида. Что наблюдаете? Произошла ли, на ваш взгляд, химическая реакция?

Задание 4. До осадка, образовавшегося в предыдущем опыте, долейте соляной кислоты. Объясните наблюдения. Обоснуйте их.

Обобщите свои знания о химические реакции.

Методы исследования в химии. В § 4 вы частично ознакомились с методами исследования. Химия как экспериментальная наука в своих исследованиях широко использует метод наблюдения и эксперимент, которые не исключают друг друга, а часто взаимодополняют. Расширим эти сведения.

Наблюдения рассматриваются в науке как целенаправленное, специально организованное восприятия предметов и явлений, обусловленное задачей деятельности. Особенность этого метода заключается в том, что он опирается на работу органов чувств является одним из способов пополнения знаний из окружающего мира. Изучая химию, вы уже убедились, что метод наблюдения применяется при демонстрации учителем объектов и явлений, моделей, схем, диаграмм, таблиц, а также выполнение лабораторных опытов и практических работ. Внешние проявления, сопровождающие химические реакции, в основном выявляют с помощью наблюдения.

Однако между наблюдением и экспериментом существуют различия. Не все явления природы можно наблюдать в пространстве и времени. Если исследуемый объект является недоступным для наблюдения, создают его модель. Такой метод называют моделированием.

Ставя эксперименты, ученые выясняют и устанавливают определенные закономерности.

Вспомните повторяемость свойств элементов в периодической системе.

На основе установленных закономерностей формулируются законы науки, которые подаются словесным или математическим выражением. Для проверки правильности законов ученые выдвигают определенные предположения (гипотезы), которые, в свою очередь, служат созданию теорий. Теория сочетает эксперимент, наблюдения и полученные с их помощью факты. Она же может стать основой для прогнозирования еще не известных науке явлений.

Поэтому, ведя наблюдение за демонстрациями учителя или осуществляя исследовательскую работу во время выполнения лабораторных опытов и практических работ, старайтесь как можно внимательнее наблюдать, связывать наблюдаемые явления с теоретическими выводами и формировать собственное научное видение и толкование всех процессов. Такой подход к изучению химии ставит перед вами очень много вопросов, ответы на которые вы сумеете найти самостоятельно. Где откроет возможность быть уверенными в своих убеждениях и убеждать в них других.

СУММИРУЕМ ИЗУЧЕННОЕ

Химические явления - это явления, во время которых разрушаются одни вещества и образуются другие. Химические явления называют химическими реакциями.

Химические явления сопровождаются определенными внешними проявлениями, по которым делают выводы о ходе реакций. Это: изменение окраски, выпадение осадка, выделение газа, появление запаха, выделение тепла и света.

Вещества, которые вступают в химические реакции, называют исходными или реагентами, а те, что образуются во время реакции, - продуктами или конечными веществами.

Изучение веществ и явлений осуществляется с помощью методов наблюдения, моделирования и эксперимента, на основе которых формируются законы и теории соответствующей науки.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ

1. Приведите примеры: а) физических; б) химических явлений, происходящих в природе и тех, что вы наблюдали в лабораторных условиях.

2. Перечислите явления, которые сопровождают химические превращения.

3. Вставьте пропущенные слова, чтобы выражение стало завершенным. Вещества, вступающие в реакцию, называют.... Продуктами реакций называют... , что образуются... реакции.

Химические превращения - это....

4. Классифицируйте явления на физические и химические: горение свечи, изготовление различных изделий из полиэтилена, почернение медной пластинки при нагревании, образование неприятного запаха вследствие протухання яиц, испарения раствора поваренной соли, горение магния, появление капель воды на окнах, скисание молока, разделение смеси порошков железа и серы магнитом, появление росы утром.

5. В схемах обозначьте исходные вещества и продукты реакций. Прочитайте схемы.

а) СО + О 2 -> СО 2 б) Си + O 2 -> СиО

в) Fe + O 2 -> Fe 3 О 4 г) Hg + S → HgS

6. Какие внешние изменения наблюдаются во время таких превращений: а) брожения яблочного сока; б) плавление сахара;

в) ржавления железных изделий; г) подгорание картофеля во время жарки?

7. Проанализируйте, как пополнились ваши знания о явлениях и какие взаимосвязи существуют между ними.

8. Охарактеризуйте методы исследования химии.

9. Объясните, в каких еще естественных науках используются известные вам методы исследования.

ИССЛЕДУЕМ ДОМА

Поместите на дно трех стаканов по 1/4 чайной ложки пищевой соды и долейте по очереди: в первую - сок квашеной капусты, во вторую - сок лимона или раствор лимонной кислоты, в третью - кефир. Что наблюдаете? Объясните наблюдаемые явления.

За последние 200 лет человечество изучило свойства веществ лучше, чем за всю историю развития химии. Естественно, количество веществ так же стремительно растет, это связано, прежде всего, с освоением различных методов получения веществ.

В повседневной жизни мы сталкиваемся с множеством веществ. Среди них – вода, железо, алюминий, пластмасса, сода, соль и множество других. Вещества, существующие в природе, например, кислород и азот, содержащиеся в воздухе, вещества, растворенные в воде, и имеющие природное происхождение, называются природными веществами. Алюминия, цинка, ацетона, извести, мыла, аспирина, полиэтилена и многих других веществ в природе не существует.

Их получают в лаборатории, и производит промышленность. Искусственные вещества не встречаются в природе, их создают из природных веществ. Некоторые вещества, существующие в природе, можно получить и в химической лаборатории.

Так, при нагревании марганцовки выделяется кислород, а при нагревании мела – углекислый газ. Ученые научились превращать графит в алмаз, выращивают кристаллы рубина, сапфира и малахита. Итак, наряду с веществами природного происхождения существует огромное множество и искусственно созданных веществ, не встречающихся в природе.

Вещества, не встречающиеся в природе, производятся на различных предприятиях: фабриках, заводах, комбинатах и т.п.

В условиях исчерпания природных ресурсов нашей планеты, сейчас перед химиками стоит важная задача: разработать и внедрить методы, при помощи которых можно искусственно, в условиях лаборатории, или промышленного производства, получать вещества, являющиеся аналогами природных веществ. Например, запасы топливных ископаемых в природе на исходе.

Может настать тот момент, когда нефть и природный газ закончатся. Уже сейчас ведутся разработки новых видов топлива, которые были бы такими же эффективными, но не загрязняли окружающую среду. На сегодняшний день человечество научилось искусственно получать различные драгоценные камни, например, алмазы, изумруды, бериллы.

Агрегатное состояние вещества

Вещества могут существовать в нескольких агрегатных состояниях, три из которых вам известны: твердое, жидкое, газообразное. Например, вода в природе существует во всех трех агрегатных состояниях: твердом (в виде льда и снега), жидком (жидкая вода) и газообразном (водяной пар). Известны вещества, которые не могут существовать в обычных условиях во всех трех агрегатных состояниях. Например, таким веществом является углекислый газ. При комнатной температуре это газ без запаха и цвета. При температуре –79°С данное вещество «замерзает» и переходит в твердое агрегатное состояние. Бытовое (тривиальное) название такого вещества «сухой лед» . Такое название дано этому веществу из-за того, что «сухой лед» превращается в углекислый газ без плавления, то есть, без перехода в жидкое агрегатное состояние, которое присутствует, например, у воды.

Таким образом, можно сделать важный вывод. Вещество при переходе из одного агрегатного состояния в другое не превращается в другие вещества. Сам процесс некоего изменения, превращения, называется явлением.

Физические явления. Физические свойства веществ.

Явления, при которых вещества изменяют агрегатное состояние, но при этом не превращаются в другие вещества, называют физическими. Каждое индивидуальное вещество обладает определенными свойствами. Свойства веществ могут быть различными или сходными друг с другом. Каждое вещество описывают при помощи набора физических и химических свойств. Рассмотрим в качестве примера воду. Вода замерзает и превращается в лед при температуре 0°С, а закипает и превращается в пар при температуре +100°С. Данные явления относятся к физическим, так как вода не превратилась в другие вещества, происходит только изменение агрегатного состояния. Данные температуры замерзания и кипения – это физические свойства, характерные именно для воды.

Свойства веществ, которые определяют измерениями или визуально при отсутствии превращения одних веществ в другие, называют физическими

Испарение спирта, как и испарение воды – физические явления, вещества при этом изменяют агрегатное состояние. После проведения опыта можно убедиться, что спирт испаряется быстрее, чем вода – это физические свойства этих веществ.

К основным физическим свойствам веществ можно отнести следующие: агрегатное состояние, цвет, запах, растворимость в воде, плотность, температура кипения, температура плавления, теплопроводность, электропроводность. Такие физические свойства как цвет, запах, вкус, форма кристаллов, можно определить визуально, с помощью органов чувств, а плотность, электропроводность, температуру плавления и кипения определяют измерением. Сведения о физических свойствах многих веществ собраны в специальной литературе, например, в справочниках. Физические свойства вещества зависят от его агрегатного состояния. Например, плотность льда, воды и водяного пара различна.

Газообразный кислород бесцветный, а жидкий – голубой Знание физических свойств помогает «узнавать» немало веществ. Например, медь – единственный металл красного цвета. Соленый вкус имеет только поваренная соль. Иод – почти черное твердое вещество, которое при нагревании превращается в фиолетовый пар. В большинстве случаев для определения вещества нужно рассматривать несколько его свойств. В качестве примера охарактеризуем физические свойства воды:

• цвет – бесцветная (в небольшом объеме)
• запах – без запаха
• агрегатное состояние – при обычных условиях жидкость
• плотность – 1 г/мл,
• температура кипения – +100°С
• температура плавления – 0°С
• теплопроводность – низкая
• электропроводность – чистая вода электричество не проводит

Кристаллические и аморфные вещества

При описании физических свойств твердых веществ принято описывать структуру вещества. Если рассмотреть образец поваренной соли под увеличительным стеклом, можно заметить, что соль состоит из множества мельчайших кристаллов. В соляных месторождениях можно встретить и весьма крупные кристаллы. Кристаллы – твердые тела, имеющие форму правильных многогранников Кристаллы могут иметь различную форму и размер. Кристаллы некоторых веществ, таких как поваренная соль – хрупкие, их легко разрушить . Существуют кристаллы довольно твердые. Например, одним из самых твердых минералов считается алмаз. Если рассматривать кристаллы поваренной соли под микроскопом, можно заметить, что все они имеют похожее строение. Если же рассмотреть, например, частицы стекла, то все они будут иметь различное строение – такие вещества называют аморфными. К аморфным веществам относят стекло, крахмал, янтарь, пчелиный воск. Аморфные вещества – вещества, не имеющие кристаллического строения

Химические явления. Химическая реакция.

Если при физических явлениях вещества, как правило, лишь изменяют агрегатное состояние, то при химических явлениях происходит превращение одних веществ в другие вещества. Приведем несколько простых примеров: горение спички сопровождается обугливанием древесины и выделением газообразных веществ, то есть, происходит необратимое превращение древесины в другие вещества. Другой пример: со временем бронзовые скульптуры покрываются налетом зеленого цвета. Дело в том, что в состав бронзы входит медь. Этот металл медленно взаимодействует с кислородом, углекислым газом и влагой воздуха, в результате на поверхности скульптуры образуются новые вещества зеленого цвета Химические явления – явления превращений одних веществ в другие Процесс взаимодействия веществ с образованием новых веществ называют химической реакцией. Химические реакции происходят повсеместно вокруг нас. Химические реакции происходят и в нас самих. В нашем организме непрерывно происходят превращения множества веществ, вещества реагируют друг с другом, образуя продукты реакции. Таким образом, в химической реакции всегда есть реагирующие вещества, и вещества, образовавшиеся в результате реакции.

• Химическая реакция – процесс взаимодействия веществ, в результате которого образуются новые вещества с новыми свойствами
• Реагенты – вещества, вступающие в химическую реакцию
• Продукты – вещества, образовавшиеся в результате химической реакции

Химическая реакция изображается в общем виде схемой реакции РЕАГЕНТЫ -> ПРОДУКТЫ

• реагенты – исходные вещества, взятые для проведения реакции;
• продукты – новые вещества, образовавшиеся в результате протекания реакции.

Любые химические явления (реакции) сопровождаются определенными признаками, при помощи которых химические явления можно отличить от физических. К таким признакам можно отнести изменение окраски веществ, выделение газа, образование осадка, выделение тепла, излучение света.

Многие химические реакции сопровождаются выделением энергии в виде тепла и света. Как правило, такими явлениями сопровождаются реакции горения. В реакциях горения на воздухе вещества реагируют с кислородом, содержащимся в воздухе. Так, например, металл магний вспыхивает и горит на воздухе ярким слепящим пламенем. Именно поэтому вспышку магния использовали при создании фотографий в первой половине ХХ века. В некоторых случаях возможно выделение энергии в виде света, но без выделения тепла. Один из видов тихоокеанского планктона способен испускать ярко-голубой свет, хорошо заметный в темноте. Выделение энергии в виде света – результат химической реакции, которая протекает в организмах данного вида планктона.

Итог статьи:

• Существуют две большие группы веществ: вещества природного и искусственного происхождения
• В обычных условиях вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях
• Свойства веществ, которые определяют измерениями или визуально при отсутствии превращения одних веществ в другие, называют физическими
• Кристаллы – твердые тела, имеющие форму правильных многогранников
• Аморфные вещества – вещества, не имеющие кристаллического строение
• Химические явления – явления превращений одних веществ в другие
• Реагенты – вещества, вступающие в химическую реакцию
• Продукты – вещества, образующиеся в результате химической реакции
• Химические реакции могут сопровождаться выделением газа, осадка, тепла, света; изменением окраски веществ
• Горение – сложный физико-химический процесс превращения исходных веществ в продукты сгорания в ходе химической реакции, сопровождающийся интенсивным выделением тепла и света (пламени)

Физические и химические явления

Проводя опыты и наблюдения, мы убеждаемся, что вещества могут изменяться.

Изменения веществ, которые не ведут к образованию новых веществ (с иными свойствами), называют физическими явлениями.

1. Вода при нагревании может переходить в пар, а при охлаждении – в лед .

2.Длина медных проводов изменяется летом и зимой: увеличивается при нагревании и уменьшается при охлаждении.

3.Объем воздуха в шаре увеличивается в теплом помещении.

Изменения с веществами произошли,но при этом вода осталась водой, медь – медью, воздух – воздухом.

Новых веществ, несмотря на их изменения, не образовалось.

Опыт

1. Закроем пробирку пробкой со вставленной в нее трубкой

2. Опустим конец трубки в стакан с водой. Рукой нагреем пробирку. Объем воздуха в ней увеличивается, и часть воздуха из пробирки выходит в стакан с водой (выделяются пузырьки воздуха).

3. При охлаждении пробирки объем воздуха уменьшается, и вода входит в пробирку.

Вывод. Изменения объема воздуха – физическое явление.

Задания

Приведи 1–2 примера происходящих с веществами изменений, которые можно назвать физическим явлением. Запиши примеры в тетради.

Химическое явление (реакция) – явление, при котором образуются новые вещества.

А по каким признакам можно определить, что произошла химическая реакция ? При некоторых химических реакциях происходит выпадение осадка. Другие признаки – изменение цвета исходного вещества, изменение его вкуса, выделение газа, выделение или поглощение тепла и света.

Примеры таких реакций рассмотри в таблице

Признаки химических реакций
Изменение цвета исходного вещества	Изменение вкуса исходного вещества	Выпадение осадка	Выделение газа	Появление запаха

Реакция	Признак
	Изменение цвета
	Изменение вкуса
	Выделение газа

В живой и неживой природе постоянно протекают различные химические реакции. Наш с тобой организм тоже настоящая фабрика химических превращений одних веществ в другие.

Понаблюдаем за некоторыми химическими реакциями.

Опыты с огнем самостоятельно проводить нельзя!!!

Опыт 1

Подержим над огнем кусочек белого хлеба, содержащего органические вещества.

Наблюдаем:

1. обугливание, то есть изменение цвета;

2. появление запаха.

Вывод . Произошло химическое явление (образовалось новое вещество - уголь)

Опыт 2

Приготовимстаканчик с крахмалом. Добавим немного воды, перемешаем. Затем капнемраствором йода.

Наблюдаем признак реакции: изменение цвета (посинение крахмала)

Вывод. Произошла химическая реакция. Крахмал превратился в другое вещество.

Опыт 3

1. Разведем в стакане небольшое количество питьевой соды.

2. Добавим туда несколько капель уксуса (можно взять сок лимона или раствор лимонной кислоты).

Наблюдаем выделение пузырьков газа.

Вывод. Выделение газа – один из признаков химической реакции.

Некоторые химические реакции сопровождаются выделением тепла.

Задания

Помести в стеклянную баночку (или стакан) несколько кусочков сырого картофеля. Добавь к ним перекись водорода из домашней аптечки. Объясни, по какому признаку можно определить, что произошла химическая реакция.

В отличие от физики, химия является наукой, изучающей структуру, состав и свойства материи, а также ее изменение в результате химических реакций. То есть, объектом изучения химии является химический состав и его изменение в ходе определенного процесса.

Химия, как и физика, имеет множество разделов, каждый из которых изучает определенный класс химических веществ, например, органическая и неорганическая, био- и электрохимия. На достижения этой науки опираются исследования в медицине, биологии, геологии и даже астрономии.

Интересно отметить, что химия, как наука, не признавалась древнегреческими философами из-за ее ориентированности на эксперимент, а также из-за псевдонаучных знаний, которые ее окружали (напомним, что современная химия "родилась" из алхимии). Только с эпохи Возрождения и во многом благодаря работам английского химика, физика и философа Роберта Бойля химию стали воспринимать как полноценную науку.

Примеры физических явлений

Можно привести огромное число примеров, которые подчиняются физическим законам. Например, каждый школьник знает уже в 5 классе физическое явление - движение автомобиля по дороге. При этом не важно, из чего состоит этот автомобиль, откуда он берет энергию, чтобы двигаться, важно лишь то, что он перемещается в пространстве (по дороге) вдоль некоторой траектории с определенной скоростью. Более того, процессы разгона и торможения автомобиля также являются физическими. Движением автомобиля и других твердых тел занимается раздел физики "Механика".

Еще один всем известный пример физических явлений - таяние льда. Лед, будучи твердым состоянием воды, при атмосферном давлении может сколь угодно долго существовать при температурах ниже 0 o C, но, если температуру окружающей среды увеличить хотя бы на долю градуса, либо, если льду непосредственно передать тепло, например, взяв его в руку, то он начнет таять. Этот процесс, который идет с поглощением тепла и изменением агрегатного состояния материи, является исключительно физическим явлением.

Другими примерами физических явлений являются плавание тел в жидкостях, вращение планет по своим орбитам, электромагнитное излучение тел, преломление света при переходе через границу двух разных прозрачных сред, полет снаряда, растворение сахара в воде и другие.

Примеры химических явлений

Как было сказано выше, любые процессы, которые происходят с изменением химического состава тел, принимающих в них участие, изучаются химией. Если возвращаться к примеру с автомобилем, то можно сказать, что процесс сжигания топлива в его двигателе является ярким примером химического явления, поскольку в результате него углеводороды, взаимодействуя с кислородом, приводят к образованию совершенно других продуктов сгорания, основными из которых являются вода и углекислый газ.

К еще одному из ярких примеров рассматриваемого класса явлений относится процесс фотосинтеза в зеленых растениях. Изначально они располагают водой, углекислым газом и солнечным светом, после же завершения фотосинтеза исходных реагентов уже нет, а на их месте образуются глюкоза и кислород.

В общем случае можно говорить, что любой живой организм представляет собой настоящий химический реактор, поскольку в нем происходят огромное количество преобразовательных процессов, например, распад аминокислот и образование из них новых протеинов, перевод углеводородов в энергию для мышечных волокон, процесс дыхания человека, при котором гемоглобин связывает кислород, и многие другие.

Одним из удивительных примеров химических явлений в природе признано холодное свечение светлячков, которое является результатом окисления специального вещества - люциферина.

В технической сфере примером химических процессов является изготовление красителей для одежды и продуктов питания.

Отличия

Чем физические явления отличаются от химических? Ответ на этот вопрос можно понять, если проанализировать приведенную выше информацию об объектах изучения физики и химии. Основным отличием между ними является изменение химического состава рассматриваемого объекта, наличие которого свидетельствует о преобразованиях в нем, в случае же неизменных химических свойствах тела говорят о физическом явлении. Важно не путать перемену в химическом составе и изменение структуры, под которой понимается пространственное расположение атомов и молекул, образующих тела.

Обратимость физических и необратимость химических явлений

В некоторых источниках, при ответе на вопрос, чем физические явления отличаются от химических, можно встретить информацию о том, что физические явления являются обратимыми, а химические - нет, однако, это не совсем верно.

Направление любого процесса можно определить, используя законы термодинамики. Эти законы говорят, что всякий процесс может идти самопроизвольно только в случае уменьшения его энергии Гиббса (уменьшении внутренней энергии и увеличении энтропии). Однако, этот процесс всегда можно обратить вспять, если использовать внешний источник энергии. Для примера скажем, что недавно ученые открыли обратный фотосинтезу процесс, который является химическим явлением.

Этот вопрос был специально вынесен в отдельный пункт, поскольку многие люди считают горение химическим явлением, но это не верно. Однако, считать процесс горения физическим явлением, тоже будет неправильно.

Распространенное явление горения (костер, сгорание топлива в двигателе, газовая конфорка или горелка и т. д.) - это сложный физико-химический процесс. С одной стороны, он описывается цепью химических реакций окисления, но с другой стороны, в результате этого процесса происходит сильное тепловое и световое электромагнитное излучение, а это уже область физики.

Где находится граница между физикой и химией?

Физика и химия - это две разные науки, которые обладают различными методами исследования, при этом физика может быть как теоретической, так и практической, химия же является, в основном, практической наукой. Однако, в некоторых областях эти науки соприкасаются настолько близко, что граница между ними размывается. Ниже приводятся примеры научных отраслей, в которых трудно определить, "где физика, а где химия":

• квантовая механика;
• ядерная физика;
• кристаллография;
• материаловедение;
• нанотехнологии.

Как видно из списка, физика и химия тесно пересекаются, когда рассматриваемые явления имеют атомный масштаб. Такие процессы принято называть физико-химическими. Любопытно отметить, что единственным человеком, который получил Нобелевскую премию по химии и физике одновременно, является Мария Склодовская-Кюри.

Ручаюсь, вы не раз замечали что-нибудь вроде того, как мамино серебряное кольцо со временем темнеет. Или как ржавеет гвоздь. Или как сгорают до золы деревянные поленья. Ну ладно, если мама не любит серебро, а в походы вы не никогда не ходили, уж как заваривается чайный пакетик в чашке видели точно.

Что общего у всех этих примеров? А то, что все они относятся к химическим явлениям.

Химическое явление происходит тогда, когда одни вещества превращаются в другие: у новых веществ другой состав и новые свойства. Если припомнить еще и физику, то запомните, что химические явления происходят на молекулярном и атомарном уровне, но не затрагивают состав ядер атомов.

С точки же зрения химии это не что иное, как химическая реакция. А для каждой химической реакции обязательно возможно выделить характерные признаки:

• в ходе реакции может выпасть осадок;
• может измениться цвет вещества;
• следствием протекания реакции может стать выделение газа;
• может быть выделена либо поглощена теплота;
• также реакция может сопровождаться выделением света.

Также давно определен список необходимых для протекания химической реакции условий:

• контакт: чтобы реагировать, вещества должны соприкасаться.
• измельчение: для успешного протекания реакции, вступающие в нее вещества должны быть как можно мельче измельчены, идеальный вариант – растворены;
• температура: очень многие реакции напрямую зависят от температуры веществ (чаще всего их требуется нагреть, но некоторые наоборот – охладить до определенной температуры).

Записывая буквами и цифрами уравнение химической реакции, вы тем самым описываете суть химического явления. А закон сохранения массы – одно и самых главных правил при составлении таких описаний.

Химические явления в природе

Вы, конечно, понимаете, что химия происходит не только в пробирках в школьной лаборатории. Самые впечатляющие химические явления вы можете наблюдать в природе. И значение их так велико, что не было бы никакой жизни на земле, если бы не некоторые из природных химических явлений.

Итак, первым делом поговорим про фотосинтез . Это процесс, во время которого растения поглощают углекислый газ из атмосферы и под воздействием солнечного света вырабатывают кислород. Этим кислородом мы и дышим.

Вообще фотосинтез протекает в две фазы, и освещение нужно только для одной. Ученые проводили различные опыты и выяснили, что фотосинтез протекает даже при слабом освещении. Но с увеличением количества света процесс значительно ускоряется. Также было замечено, что если одновременно увеличивать освещенность растения и повышать температуру, скорость фотосинтеза увеличивается еще больше. Происходит это до известного предела, по достижении которого дальнейшее увеличение освещенности перестает ускорять фотосинтез.

В процессе фотосинтеза задействованы фотоны, которые излучает солнце, и специальные пигментные молекулы растений – хлорофилл. В клетках растений он содержится в хлоропластах, именно благодаря которым листья зеленые.

С точки зрения химии при фотосинтезе происходит цепочка преобразований, результатом которой является кислород, вода и углеводы в качестве запаса энергии.

Первоначально считалось, что кислород образуется в результате расщепления углекислого газа. Однако позже Корнелиус Ван Ниль выяснил, что кислород образуется в результате фотолиза воды. Позднейшие исследования подтвердили эту гипотезу.

Описать суть фотосинтеза можно с помощью вот такого уравнения: 6СО 2 + 12Н 2 О + свет = С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 + 6Н 2 О.

Дыхание , наше с вами в том числе, – это тоже химическое явление. Мы вдыхаем выработанный растениями кислород, а выдыхаем углекислый газ.

Но не только углекислый газ образуется в результате дыхания. Главное в этом процессе то, что благодаря дыханию выделяется большое количество энергии, и этот способ ее получения очень эффективен.

Кроме того, промежуточным итогом разных этапов дыхания является большое число различных соединений. А те в свою очередь служат основой для синтеза аминокислот, белков, витаминов, жиров и жирных кислот.

Процесс дыхания сложный и разбит на несколько этапов. На каждом из которых в ход идет большое количество ферментов, выполняющих роль катализаторов. Схема химических реакций дыхания практически одинаковая у животных, растений и даже бактерий.

С точки зрения химии дыхание – это процесс окисления углеводов (как вариант: белков, жиров) с помощью кислорода, в результате реакции получаются вода, углекислый газ и энергия, которую клетки запасают в АТФ: С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 = СО 2 + 6Н 2 О + 2,87 * 10 6 Дж.

Кстати, мы говорили выше, что химические реакции могут сопровождаться излучением света. В случае с дыханием и сопутствующими ему химическими реакциями это тоже верно. Светиться (люминесцировать) могут некоторые микроорганизмы. Хотя при этом энергетическая эффективность дыхания снижается.

Горение тоже происходит при участии кислорода. В результате древесина (и другое твердое топливо) превращается в золу, а это вещество с совершенно другим составом и свойствами. Кроме того, в процессе горения выделяется большое количество теплоты и света, а также газа.

Горят, конечно, не только твердые вещества, просто с их помощью было удобнее привести пример в данном случае.

С химической точки зрения горение – это окислительная реакция, которая протекает с очень большой скоростью. А при очень-очень высокой скорости реакции может произойти взрыв.

Схематически реакцию можно записать так: вещество + О 2 → оксиды + энергия.

Как природное химическое явление рассматриваем мы и гниение .

По сути, это тот же процесс, что и горение, только протекает он гораздо медленней. Гниение представляет собой взаимодействие сложных азотосодержащих веществ с кислородом при участии микроорганизмов. Наличие влаги является одним из факторов, способствующих возникновению гниения.

В результате химических реакций из белка образуется аммиак, жирные летучие кислоты, углекислота, оксикислоты, спирты, амины, скатол, индол, сероводород, меркаптаны. Часть из образованных в результате гниения азотосодержащих соединений ядовито.

Если снова обратимся к нашему списку признаков химической реакции, то многие из них обнаружим и в этом случае. В частности, имеется исходное вещество, реагент, продукты реакции. Из характерных признаков отметим выделение теплоты, газов (сильнопахнущих), изменение цвета.

Для круговорота веществ в природе гниение имеет очень большое значение: позволяет перерабатывать белки погибших организмов в соединения, пригодные к усвоению растениями. И круг начинается сначала.

Уверена, вы замечали, как летом легко дышится после грозы. И воздух тоже становится особенно свежим и приобретает характерный запах. Каждый раз после летней грозы вы можете наблюдать еще одно распространенное в природе химическое явление – образование озона.

Озон (О 3) в чистом виде представляет собой газ синего цвета. В природе наибольшая концентрация озона – в верхних слоях атмосферы. Там он выполняет роль щита нашей планеты. Который защищает ее от солнечной радиации из космоса и не дает Земле остывать, поскольку поглощает и ее инфракрасное излучение.

В природе озон в большинстве своем образуется благодаря облучению воздуха ультрафиолетовыми лучами Солнца (3О 2 + УФ свет → 2О 3). А также при электрических разрядах молний во время грозы.

В грозу под воздействием молний часть молекул кислорода распадается на атомы, молекулярный и атомарный кислород соединяются, и образуется О 3 .

Вот почему мы ощущаем особую свежесть после грозы, нам легче дышится, воздух кажется более прозрачным. Дело в том, что озон гораздо более сильный окислитель, чем кислород. И в небольшой концентрации (как после грозы) безопасен. И даже полезен, поскольку разлагает вредные вещества в воздухе. По сути, дезинфицирует его.

Однако в больших дозах озон очень опасен для людей, животных и даже растений, для них он ядовит.

Кстати, дезинфицирующие свойства полученного лабораторным путем озона широко используются для озонирования воды, предохранения продуктов от порчи, в медицине и косметологии.

Разумеется, это далеко не полный список удивительных химических явлений в природе, которые делают жизнь на планете такой разнообразной и прекрасной. Вы сможете узнать о них больше, если будете внимательно смотреть по сторонам и держать уши открытыми. Вокруг полно удивительных явлений, которые только и ждут, чтобы вы ими заинтересовались.

Химические явления в быту

К ним относятся те, что можно наблюдать в повседневной жизни современного человека. Некоторые из них совсем простые и очевидные, любой может наблюдать их на своей кухне: например, заваривание чая. Нагретые кипятком чаинки меняют свои свойства, в результате меняется и состав воды: она приобретает другой цвет, вкус и свойства. То есть получается новое вещество.

Если в этот же чай насыпать сахар, в результате химической реакции получится раствор, который снова будет обладать набором новых характеристик. В первую очередь, новым, сладким, вкусом.

На примере крепкой (концентрированной) чайной заварки можете самостоятельно провести и еще один опыт: осветлить чай при помощи дольки лимона. Из-за кислот, содержащихся в лимонном соке, жидкость еще раз изменит свой состав.

Какие еще явления вы можете наблюдать в быту? Например, к химическим явлениям относится процесс сгорания топлива в двигателе .

Если упростить, реакцию сгорания топлива в двигателе можно описать так: кислород + топливо = вода + углекислый газ.

Вообще в камере двигателя внутреннего сгорания происходит несколько реакций, в которых задействованы топливо (углеводороды), воздух и искра зажигания. А точнее, не просто топливо – топливно-воздушная смесь из углеводородов, кислорода, азота. Перед зажиганием смесь сжимается и нагревается.

Сгорание смеси происходит в доли секунды, в итоге связь между атомами водорода и углерода разрушается. Благодаря этому высвобождается большое количество энергии, которая приводит в движение поршень, а тот – коленчатый вал.

В дальнейшем атомы водорода и углерода соединяются с атомами кислорода, образуется вода и углекислый газ.

В идеале реакция полного сгорания топлива должна выглядеть так: C n H 2n+2 + (1,5 n +0,5) O 2 = nCO 2 + (n +1) H 2 O . В реальности же двигатели внутреннего сгорания не настолько эффективны. Предположим, если кислорода при реакции не хватает незначительно, в результате реакции образуется СО. А при большей нехватке кислорода образуется сажа (С).

Образование налета на металлах в результате окисления (ржавчина на железе, патина на меди, потемнение серебра) – тоже из категории бытовых химических явлений.

Возьмем железо для примера. Ржавление (окисление) происходит под воздействием влаги (влажность воздуха, прямой контакт с водой). Результатом этого процесса становится гидроксид железа Fe 2 O 3 (точнее, Fe 2 O 3 * H 2 O). Вы можете увидеть его в виде рыхлого, шероховатого, оранжевого или красно- коричневого налета на поверхности металлических изделий.

Другим примером может послужить зеленый налет (патина) на поверхности изделий из меди и бронзы. Он образуется со временем под воздействием атмосферного кислорода и влажности: 2Cu + O 2 + H 2 O + CO 2 = Cu 2 CO 5 H 2 (или CuCO 3 * Cu(OH) 2). Полученный в итоге основной карбонат меди встречается и в природе – в виде минерала малахита.

И еще один пример медленной окислительной реакции металла в бытовых условиях – это образование темного налета сульфида серебра Ag 2 S на поверхности серебряных изделий: украшений, столовых приборов и т.п.

«Ответственность» за его возникновение несут частички серы, которые в виде сероводорода присутствуют в воздухе, которым мы с вами дышим. Потемнеть серебро может и при контакте с серосодержащими пищевыми продуктами (яйцами, например). Реакция же выглядит так: 4Ag + 2H 2 S + O 2 = 2Ag 2 S + 2H 2 O.

Вернемся на кухню. Здесь можно рассмотреть еще несколько любопытных химических явлений: образование накипи в чайнике одно из них.

В бытовых условиях нет химически чистой воды, в ней всегда в различной концентрации растворены соли металлов и другие вещества. Если вода насыщена солями кальция и магния (гидрокарбонатами), ее называют жесткой. Чем выше концентрация солей, тем более жесткой является вода.

Когда такая вода нагревается, эти соли подвергаются разложению на углекислый газ и нерастворимый осадок (СаСО 3 и Mg СО 3). Эти твердые отложения вы и можете наблюдать, заглянув в чайник (а также взглянув на нагревательные элементы стиральных и посудомоечных машинок, утюгов).

Кроме кальция и магния (из которых получается карбонатная накипь), в воде также часто присутствует железо. В ходе химических реакций гидролиза и окисления из него образуются гидроксиды.

Кстати, собравшись избавиться от накипи в чайнике, вы можете наблюдать еще один пример занимательной химии в быту: с отложениями хорошо справляются обычный столовый уксус и лимонная кислота. Чайник с раствором уксуса/лимонной кислоты и воды кипятят, после чего накипь исчезает.

А без другого химического явления не было бы вкусных маминых пирогов и булочек: речь о гашении соды уксусом .

Когда мама гасит соду в ложке уксусом, происходит вот такая реакция: NaHCO 3 + C H 3 COOH = CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 . Полученный в ее результате углекислый газ стремится покинуть тесто – и тем самым изменяет его структуру, делает пористым и рыхлым.

Кстати, можете рассказать маме, что гасить соду вовсе не обязательно – она и так прореагирует, когда тесто попадет в духовку. Реакция, правда, будет проходить немного хуже, чем при гашении соды. Но при температуре от 60 градусов (а лучше 200) происходит разложение соды на карбонат натрия, воду и все тот же углекислый газ. Правда, вкус готовых пирогов и булочек может оказаться хуже.

Список бытовых химических явлений не менее впечатляющий, чем список таких явлений в природе. Благодаря им у нас есть дороги (изготовление асфальта – это химические явление), дома (обжиг кирпича), красивые ткани для одежды (окрашивание). Если задуматься об этом, становится отчетливо ясно, насколько многогранная и интересная наука химия. И сколько пользы можно извлечь из понимания ее законов.

Среди многих и многих придуманных природой и человеком явлений есть особенные, которые сложно описать и объяснить. К ним относится и горение воды . Как такое, может быть, спросите вы, ведь вода не горит, ею тушат огонь? Как она может гореть? А дело вот в чем.

Горение воды – это химическое явление , при котором в воде с примесью солей под воздействием радиоволн разрываются кислородно-водородные связи. В результате образуется кислород и водород. И горит, конечно, не сама вода, а именно водород.

При этом он достигает очень высокой температуры горения (больше полутора тысяч градусов), плюс в ходе реакции снова образуется вода.

Это явление давно интересует ученых, мечтающих научиться использовать воду в качестве топлива. Например, для автомобилей. Пока это нечто из области фантастики, но кто знает, что ученые сумеют изобрести совсем скоро. Одна из главных загвоздок в том, чтобы при горении воды энергии выделялось больше, чем затрачивается на проведение реакции.

Кстати, нечто подобное можно наблюдать и в природе. Согласно одной из теорий, большие волны-одиночки, появляющиеся словно бы из ниоткуда, на самом деле являются следствием водородного взрыва. Электролиз воды, который к нему приводит, осуществляется благодаря попаданию электрических разрядов (молний) на поверхность соленой воды морей и океанов.

Но не только в воде, но и на суше можно наблюдать поражающие воображение химические явления. Если бы вам довелось побывать в природной пещере, наверняка вы смогли бы увидеть там причудливые, красивые природные «сосульки», свисающие с потолка – сталактиты. То, как и почему они появляются, объясняется еще одним интересным химическим явлением.

Химик, глядя на сталактит, видит, конечно, не сосульку, а карбонат кальция СаСО 3 . Основой для его образования служат сточные воды, природный известняк, а сам сталактит выстраивается благодаря осаждению карбоната кальция (рост вниз) и силе сцепления атомов в кристаллической решетке (рост вширь).

К слову, аналогичные образования могут подниматься от пола к потолку – их называют сталагмиты . А если сталактиты и сталагмиты встречаются и срастаются в цельные колонны, они получают название сталагнаты .

Заключение

В мире ежедневно происходит множество удивительных, прекрасных, а также опасных и пугающих химических явлений. Из многих человек научился извлекать пользу: создает строительные материалы, готовит пищу, заставляет транспорт перемещаться на огромные расстояния и многое другое.

Без многих химических явлений не было бы возможным существование жизни на земле: без озонового слоя люди, животные, растения не выжили бы из-за ультрафиолетовых лучей. Без фотосинтеза растений животным и людям нечем было бы дышать, а без химических реакций дыхания этот вопрос вообще не был бы актуальным.

Брожение позволяет готовить продукты питания, а сходное с ним химическое явление гниения разлагает белки на более простые соединения и возвращает те в круговорот веществ в природе.

Образование оксида при нагревании меди, сопровождающееся ярким свечением горение магния, плавление сахара и др. тоже считают химическими явлениями. И находят им полезное применение.

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.