Народна Освіта » Хімія » Физические и химические явления

НАРОДНА ОСВІТА

Физические и химические явления

Физические явления

В окружающем нас мире постоянно происходят изменения. Смена времен года, движение воды в реке, рост растений, кипение воды в чайнике — все это примеры процессов, происходящих вокруг нас. Эти процессы называют явлениями. В зависимости от того, в какой сфере жизни происходят явления, их можно разделить на политические, социальные, геологические, биологические, а также на физические и химические.

Сравним действия двух ремесленников: кузнеца и металлурга. Кузнец берет железный брусок, нагревает его, бьет по нему молотом и в результате получает изделие, например подкову или шлем. Изменяется ли в данном случае железо — вещество, из которого состоит брусок? Нет. Под ударами молота частицы (атомы) в железе движутся, смещаются, но сами не меняются (рис. 71). Такое явление относится к физическим.

Явления, при которых изменяется форма предмета или агрегатное состояние вещества, но не меняется его состав, называют физическими.

В результате протекания физических явлений частицы в веществе не изменяются, следовательно, не изменяются и свойства веществ.

Кипение воды, появление капель воды или льда в холодильнике, замерзание рек, отливание изделий из расплавленного металла, измельчение веществ — все это примеры физических явлений.

А что же делает металлург? Он берет железную руду и превращает ее в блестящие бруски железа. Изменилось ли при этом вещество? Железная руда — это бурый порошок или камни, которые не проводят электрический ток и легко рассыпаются от удара молотком. А железо имеет металлический блеск, хорошо проводит электрический ток, при ударе не рассыпается, а расплющивается. Таким образом, железная руда и брусок железа состоят из разных веществ, которые имеют разные свойства (рис. 72). В отличие от кузнеца, металлург превратил частицы железной руды в частицы железа. Такой процесс является химическим.

Явления, при которых одни вещества превращаются в другие, называют химическими.

Горение древесины, появление ржавчины на поверхности железных изделий (рис. 73), скисание молока, пригорание пищи на сковороде — все это примеры химических явлений.

В процессе химических явлений частицы одного вещества (атомы, молекулы или ионы) превращаются в частицы другого, т. е. из одного вещества образуется другое вещество с другими свойствами.

Часто вместо слов «химическое явление» говорят химический процесс или химическая реакция. О веществах, которые вступают в химическую реакцию, говорят, что они реагируют, или взаимодействуют, между собой. Эти вещества называют реагентами или исходными веществами, а новые вещества, образующиеся в результате реакции,— продуктами реакции.

В химических явлениях проявляются химические свойства веществ — их способность изменяться под влиянием различных условий и реагировать с другими веществами. Описать химические свойства вещества — означает указать, как оно может изменяться, с какими другими веществами и при каких условиях может реагировать. Изучение химических свойств веществ — одна из задач химии.

Признаки химических реакций

Очень часто химические и физические явления происходят одновременно. Например, при горении свечи парафин сначала плавится и испаряется (физические явления), а потом пары парафина начинают гореть (химическое явление). Если нагревать кусочек сахара, то он расплавится (физическое явление), а в случае продолжительного нагревания превратится в углевидную черную массу (химическое явление).

Как же отличить химические явления от физических? Конечно, можно сказать, что если молекулы вещества изменились, то явление относится к химическим, а если не изменились, то к физическим. Но молекулы сложно увидеть даже в самый сильный микроскоп.

Поскольку в процессе химической реакции образуются новые вещества с новыми свойствами, то о протекании реакции свидетельствует изменение физических свойств реагирующих веществ. Так, если поставить молоко в теплое место, то спустя некоторое время оно превратится в кислое молоко. При скисании молока из молочного сахара образуется молочная кислота, о ходе этой реакции можно судить по изменению вкуса.


Если жир на сковороде начинает подгорать, то о ходе этой реакции мы узнаем по появлению запаха акролеина — продукта разложения жира.

При кипении водопроводной воды из растворенных в ней веществ образуется вещество, которое не растворяется в воде и оседает в виде накипи на стенках чайника — выпадает в осадок (рис. 74).

Выделение газа также свидетельствует о химическом превращении: гашение пищевой соды столовым уксусом или лимонной кислотой сопровождается характерным шипением из-за образования углекислого газа (рис. 75).

Если в стакан со столовым уксусом насыпать соду, то газ начинает выделяться так активно, что кажется, будто жидкость закипает.

Как в этом случае отличить кипение от химической реакции? Для этого нужно вспомнить, как происходит кипение: жидкость закипает, когда нагревается до определенной температуры — температуры кипения (для воды при нормальном давлении это 100 °С).

При кипении воды пузырьки газа (пара) образуются во всем объеме жидкости. В случае взаимодействия уксуса с содой жидкость не нагревается, а газ выделяется только в том месте, где сода контактирует с раствором, а значит кипением этот процесс назвать нельзя.

Часто о химических превращениях свидетельствует изменение окраски (рис. 76а). Например, цвет листьев на деревьях осенью меняется с зеленого на желтый или красный.

Множество химических реакций, например реакции горения, сопровождаются выделением энергии (рис. 766), обычно в виде теплоты и света. Однако есть реакции, которые происходят с поглощением энергии. Например, реакция фотосинтеза в растениях происходит с поглощением энергии солнечного света.

 

 

Признаки химических реакций:

• изменение окраски;

• изменение запаха;

• изменение вкуса;

• выпадение или растворение осадка;

• выделение или поглощение газа;

• выделение или поглощение теплоты;

• излучение света.

 

Для протекания химических реакций необходимы определенные условия. В первую очередь вещества необходимо соединить и перемешать или хотя бы привести в соприкосновение.

Но не всегда химическая реакция начинается сразу после перемешивания веществ. Древесина очень хорошо горит, однако сама по себе она не загорается. Для того чтобы началась реакция горения, древесину необходимо поджечь — т. е. нагреть до определенной температуры. Дальше реакция протекает самостоятельно, пока не закончится один из реагентов. Для протекания многих химических реакций необходимо постоянное нагревание или охлаждение.

Некоторые реакции происходят под действием света или электрического тока. Известны неустойчивые вещества, которые разлагаются от трения или удара.

Условия, необходимые для протекания различных реакций, очень разные. Большинство реакций не требует специальных условий, но некоторые происходят лишь при определенных условиях, которые описываются в химической литературе.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫТ № 3

Проведение химических реакций

Оборудование: штатив с пробирками, пробиркодержатель, нагревательный прибор.

Реактивы: растворы щелочи, фенолфталеина, нитратной кислоты, медного купороса, мел, кристаллический аммоний хлорид, сахар.

| Правила безопасности:

• для опытов используйте небольшие количества реактивов;

• остерегайтесь попадания реактивов на одежду, кожу, в глаза;

• помните, холодные и горячие предметы выглядят одинаково;

• нагревание проводите с использованием специальных держателей;

• соблюдайте правило определения запаха веществ.

1. Налейте в пробирку около 1 мл щелочи и добавьте несколько капель фенолфталеина. Какие изменения наблюдаете?

2. Насыпьте в пробирку шпателем небольшое количество мела и по каплям добавляйте раствор кислоты. Что происходит с осадком?

3. Налейте в пробирку 1-2 мл раствора медного купороса и добавьте такое же количество раствора щелочи. Какие изменения наблюдаете?

4. Насыпьте в пробирку небольшое количество аммоний хлорида и добавьте 1-2 мл раствора щелочи. Определите запах вещества.

5. В пробирку насыпьте небольшое количество сахара и нагревайте. Какие изменения вы наблюдаете в начале нагревания? А после продолжительного нагревания?

6. Опишите свои наблюдения. По результатам выполненных опытов сделайте выводы о признаках химических реакций. При каких условиях происходят реакции, которые вы провели?

Выводы:

1. При физических явлениях изменяются форма или агрегатное состояние веществ, но их состав, а следовательно и физические свойства, не меняются. При химических явлениях (химических реакциях) вещества изменяются, т. е. одни вещества превращаются в другие. Это происходит из-за изменения состава веществ.

2. О протекании химических реакций можно судить по определенным признакам: изменение окраски, запаха, вкуса, образование или исчезновение осадка, выделение или поглощение теплоты, газа или света.

Контрольные вопросы

1. Дайте определения химических и физических явлений. Чем они отличаются?

2. Перечислите признаки химических реакций.

3. При каких условиях происходят химические реакции?

Задания для усвоения материала

1. Выберите из представленного перечня условия протекания реакций: а) смешивание веществ; б) выделение газа; в) предварительное нагревание веществ; г) выделение теплоты и света; д) предварительное растворение реагирующих веществ; е) действие электрического тока; ж) образование осадка.

2. Что происходит с атомами и молекулами в химических реакциях? Выберите правильные утверждения: а) молекулы реагентов разрушаются, а из них образуются новые молекулы; б) одни атомы разрушаются, из них образуются другие; в) молекулы в химических реакциях не изменяются; г) атомы в химических реакциях не изменяются; д) атомы перегруппировываются, образуя молекулы новых веществ.

3. Приведите примеры физических явлений, при которых изменяется агрегатное состояние веществ.

4. Приведите три примера химических реакций, которые вы наблюдали в природе или в быту.

5. Выберите, какие из приведенных явлений относятся к химическим, а какие — к физическим: а) зимой ветви деревьев покрываются изморозью; б) опавшая листва сгнивает; в) разлитый ацетон быстро испаряется; г) запах разлитых духов быстро распространяется по всей комнате; д) со временем на стенках чайника образуется накипь; е) в теплом месте молоко быстро скисает; ж) бронзовые памятники покрываются зеленым налетом; з) капля грязи на ботинке к утру превращается в коричневое пятно; и) ржавый гвоздь очищается от ржавчины наждачной бумагой.

6. Приведите примеры химических явлений, которые сопровождаются изменением агрегатного состояния веществ.

7. Какие признаки химических реакций наблюдаются при: а) горении костра; б) ржавлении железа; в) скисании пищи?

8. Приведите примеры химических реакций из повседневной жизни, которые происходят: а) при постоянном нагревании; б) после однократного нагревания; в) под действием света; г) с изменением окраски.

9*. Проект № 2 «Химические явления в окружающей среде».

10*. Проект № 3 «Химические явления в быту».

11*. Проект № 4 «Использование химических явлений в художественном творчестве и народных ремеслах».

12*. Проект № 5 «Вещества и химические явления в литературных произведениях и народном творчестве».

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

Изучение физических и химических явлений

Оборудование: штатив, тигельные щипцы, пробиркодержатель, спиртовка, стаканы.

Реактивы: медная проволока или пластинка, парафин, свеча, вода, хлоридная кислота, сода.

Правила безопасности:

• для опытов используйте небольшие количества реактивов;

• остерегайтесь попадания реактивов на одежду, кожу, в глаза;

• помните, холодные и горячие предметы выглядят одинаково;

• нагревание проводите с использованием специальных держателей.

1. Плавление парафина

Возьмите кусочек парафина и положите его на металлическую пластинку или в пробирку. Закрепите ее в штативе и осторожно нагревайте в пламени спиртовки. Что происходит? Образовалось ли новое вещество? Запишите свои наблюдения и определите, к каким явлениям относится плавление.

2. Горение свечи

Зажгите свечу и некоторое время наблюдайте процесс горения. Какие явления происходят? Происходит ли превращение вещества? Какие признаки свидетельствуют о физическом явлении, а какие — о химическом? Запишите свои наблюдения.

3. Взаимодействие соды с хлоридной кислотой

Возьмите два стакана: в первый налейте воду, а во второй — хлоридную кислоту. Добавьте в каждый стакан немного питьевой соды. Что происходит в каждом стакане? Запишите свои наблюдения и определите, какое явление произошло в пробирке с кислотой.

4. Прокаливание меди

С помощью тигельных щипцов внесите в пламя спиртовки медную проволоку или пластинку и подержите около 1 минуты. Отметьте изменение цвета поверхности проволоки. О чем это свидетельствует? Запишите свои наблюдения и определите, какое явление вы наблюдали.

5. Формулирование выводов

По результатам практической работы сделайте выводы.

При формулировании выводов к практической работе ответьте на следующие вопросы:

1. Какие свойства веществ вы определили в ходе этой работы? К каким свойствам — физическим или химическим — они относятся?

2. Перечислите отдельно физические и химические явления, которые вы наблюдали в этой работе.

3. По каким признаками вы относили явления к химическим или к физическим?

Реакцию взаимодействия соды с уксусной или лимонной кислотой используют при выпекании печенья — благодаря выделению углекислого газа тесто поднимается, становится пышным. Эта же реакция лежит в основе действия кислотных огнетушителей. Углекислый газ выделяется также во время процесса брожения: дрожжи (микроорганизмы), которые добавляют в тесто, питаются растворенным сахаром и выделяют углекислый газ. Поэтому при выпекании хлеба или булочек тесто получается очень пышным и без соды.

Взаимодействие пищевой соды с соком квашеной капусты, лимонной кислотой, кефиром

Вам понадобятся: пипетка, пищевая сода, сок квашеной капусты, лимонная кислота, кефир.

| Правила безопасности

• для опытов используйте небольшие количества веществ;

• остерегайтесь попадания веществ на одежду, кожу, в глаза.

В отдельные емкости поместите понемногу сока квашеной капусты, лимонной кислоты и кефира. К лимонной кислоте добавьте немного воды, чтобы ее растворить.

В каждую емкость добавьте небольшое количество соды (на кончике ложки). Что происходит? Опишите свои наблюдения.

Проверьте свои знания по теме «Начальные химические понятия».

Категорія: Хімія

Автор: admin от 19-01-2017, 03:24, Переглядів: 6455