Хімія. Повторне видання. 7 клас. Григорович
§ 15. Фізичні та хімічні явища
Пригадайте
Фізичні властивості речовин (за § 11).
Фізичні явища
У навколишньому світі постійно відбуваються зміни. Зміна пір року, рух води в річці, ріст рослин, кипіння води в чайнику — усе це приклади змін, що трапляються навколо нас.
Такі зміни називають явищами. Залежно від того, у якій сфері життя відбуваються явища, їх можна поділити на політичні, соціальні, геологічні, біологічні, а також на фізичні й хімічні.
Обговоріть
Згадайте процеси, які ви спостерігали: танення льоду, випадання дощу, блискавку, горіння багаття, іржавіння заліза. Запропонуйте, за якими ознаками можна об'єднати (класифікувати) зображені явища.
Порівняймо дії коваля та металурга.
Коваль бере залізний брусок, нагріває його, б'є по ньому молотом і в результаті отримує виріб, приміром, підкову або шолом. Чи змінюється в цьому випадку залізо — речовина, з якої складався брусок? Ні. Під ударами атоми в залізі рухаються, зміщуються, але самі не змінюються (мал. 15.1). Таке явище належить до фізичних.
Мал. 15.1. Залізний брусок і залізний шолом складаються з однієї речовини — заліза. Тому перетворення бруска на шолом є фізичним процесом
Явища, під час яких змінюється форма предмета або агрегатний стан речовини, але не змінюється її склад, називають фізичними.
Під час фізичних явищ частинки в речовині не змінюються, отже, не змінюються й властивості речовин.
Кипіння води, поява крапель води або льоду в холодильнику, замерзання річок, відливання виробів із розплавленого металу, подрібнення речовин — усе це приклади фізичних явищ.
Обговоріть у групах
Наведіть приклади фізичних явищ, під час яких змінюються: агрегатний стан речовин; колір речовин; форма тіл; температура тіл.
Хімічні явища
А що робить металург? Він бере залізну руду й перетворює її на блискучі бруски заліза. Чи змінилася при цьому речовина? Залізна руда — це бурий порошок або каміння, що не проводить електричний струм і легко розсипається від удару молотком. А залізо має металічний блиск, добре проводить електричний струм, від удару не розсипається, а розплющується. Отже, залізна руда й брусок заліза складаються з різних речовин, які мають різні властивості (мал. 15.2). На відміну від коваля, металург перетворив залізну руду на залізо.
Такий процес є хімічним.
Мал. 15.2. У хімічних явищах змінюється сама речовина: залізна руда і залізний брусок складаються з різних частинок, тому перетворення руди на залізо є хімічним явищем
Явища, під час яких одні речовини перетворюються на інші, називають хімічними.
Під час хімічних явищ речовини можуть обмінюватися атомами або йонами, молекули можуть сполучатися або «передавати» атоми одна одній. Головне, що під час хімічних явищ утворюється інша речовина з іншими властивостями (мал. 15.3).
Мал. 15.3. Фізичні та хімічні явища
Горіння деревини, поява іржі на поверхні залізних виробів, скисання молока, пригорання їжі на пательні — усе це приклади хімічних явищ.
Часто замість слів «хімічне явище» кажуть хімічний процес або хімічна реакція. Речовини, що беруть участь у хімічних реакціях, називають реагентами. Речовини, які утворюються внаслідок хімічних реакцій, називають продуктами реакцій.
Обговоріть у групах
Наведіть приклади хімічних реакцій, які ви спостерігали в природі або побуті.
У хімічних явищах виявляються хімічні властивості речовин — їхня здатність змінюватися під упливом різних умов і реагувати з іншими речовинами. Описати хімічні властивості речовини — означає вказати, з якими речовинами і за яких умов вона може реагувати.
Дослідження хімічних властивостей речовин — одне із завдань хімії.
Фізичні явища, що супроводжують хімічні реакції
Дуже часто хімічні та фізичні явища відбуваються одночасно (мал. 15.4). Так, під час горіння свічки парафін спочатку плавиться й випаровується (фізичні явища), а потім випари парафіну починають горіти (хімічне явище).
Мал. 15.4. Якщо нагрівати цукор, то він спочатку розплавиться (фізичне явище), а в разі тривалого нагрівання перетвориться на вуглеподібну чорну масу (хімічне явище)
Як відрізнити хімічні явища від фізичних? Певна річ, можна сказати, що якщо молекули речовини змінилися, то явище належить до хімічних, а якщо не змінилися — до фізичних. Але молекули надзвичайно складно побачити.
Оскільки в процесі хімічної реакції утворюються нові речовини з новими властивостями, то про перебіг реакції свідчить зміна фізичних властивостей реагуючих речовин. Так, якщо поставити молоко в тепле місце, то через певний час воно перетвориться на кисляк. Під час скисання молока з молочного цукру утворюється молочна кислота.
Про перебіг реакцій можна робити висновок за зміною смаку (мал. 15.5).
Мал. 15.5. Квашені овочі за смаком і запахом відрізняються від свіжих. Це означає, що під час квашення відбулися певні хімічні реакції
Якщо жир на сковорідці починає підгоряти, то про перебіг цієї реакції ми дізнаємося за появою запаху акролеїну — продукту розкладання жиру.
Під час кипіння водопровідної води з розчинених у ній речовин утворюються нерозчинні у воді речовини, які осідають у вигляді накипу на стінках чайника — утворюється осад (мал. 15.6).
Мал. 15.6. Хімічні реакції, що супроводжуються утворенням нерозчинної речовини (осаду): а — на стінках чайника; б — під час зливання двох рідин
Під час хімічних реакцій може також утворюватися газ (мал. 15.7). Наприклад, унаслідок реакції харчової соди зі столовим оцтом або лимонною кислотою утворюється вуглекислий газ. Виділення бульбашок цього газу ми й спостерігаємо.
Мал. 15.7. Хімічні реакції, що супроводжуються утворенням газу: унаслідок реакції цинку з оцтовою кислотою утворюється безбарвний газ (а), а внаслідок реакції міді з нітратною кислотою утворюється газ бурого кольору (б)
Якщо в склянку зі столовим оцтом насипати соду, то газ починає виділятися так активно, що здається, ніби рідина закипає. Як у цьому випадку відрізнити кипіння від хімічної реакції? Для цього треба пригадати, як відбувається кипіння: рідина закипає, коли нагрівається до певної температури — температури кипіння.
Для води зазвичай це 100 °С. У разі взаємодії соди з оцтом рідину не нагрівають, а газ виділяється лише в тому місці, у якому сода контактує з розчином, тобто кипінням цей процес назвати не можна.
Часто про хімічні перетворення свідчить зміна кольору (мал. 15.8). Так, восени в листках дерев зникає зелений пігмент (хлорофіл). Унаслідок цього листки стають жовтими або червоними, ці кольори зумовлені іншими пігментами.
Мал. 15.8. Хімічні реакції, що супроводжуються зміною кольору: чай у разі додавання лимона стає помітно світлішим
Мал. 15.9. Хімічні реакції, що супроводжуються виділенням світла: а — горіння парафіну в чистому кисні; б — взаємодія водню з хлором; в — взаємодія магнію з хлором
Багато хімічних реакцій, наприклад, реакції горіння, супроводжуються виділенням енергії (мал. 15.9), зазвичай у вигляді теплоти та світла. А деякі реакції відбуваються з поглинанням енергії. Так, реакція фотосинтезу в рослинах здійснюється з поглинанням енергії сонячного світла.
Поміркуйте
Чому хімічні перетворення завжди супроводжуються фізичними? Сформулюйте гіпотезу й перевірте її.
Умови перебігу хімічних реакцій
Для перебігу хімічних реакцій необхідні певні умови. Насамперед речовини слід перемішати.
Але не завжди хімічна реакція починається відразу після перемішування речовин. Деревина дуже добре горить, проте сама собою вона не займається. Аби почалася реакція горіння, деревину треба нагріти до певної температури. Далі реакція відбувається самостійно, поки не закінчиться один із реагентів. Для здійснення багатьох хімічних реакцій потрібне постійне нагрівання або охолодження.
Деякі реакції відбуваються під дією світла або електричного струму. Відомі нестійкі речовини, які розкладаються від тертя або удару.
Умови, необхідні для перебігу різних реакцій, дуже різноманітні. Багато реакцій відбуваються за будь-яких умов, а деякі відбуваються лише за відповідних умов, які описані в хімічній літературі.
Досліджуємо, моделюємо, проєктуємо
Моделювання виверження вулкана з використанням соди, оцту та барвника
Знайдіть в інтернеті опис цього досліду, виберіть такий, що можна здійснити на уроці в кабінеті хімії.
Обговоріть у класі різні варіанти проведення досліду. Оберіть один і складіть до нього план роботи, перелік потрібних речовин та обладнання.
Змоделюйте вулкан, зафіксуйте результати та сформулюйте висновки.
Складіть фото- або відеозвіт.
Робота з інформацією
172. Визначте в переліку умови перебігу реакцій: а) змішування речовин; б) утворення газу; в) попереднє нагрівання речовин; г) виділення теплоти і світла; д) попереднє розчинення реагуючих речовин; е) дія електричного струму; ж) утворення осаду.
173. Що відбувається з атомами та молекулами в хімічних реакціях? Виберіть правильні твердження: а) молекули реагентів руйнуються, а з них утворюються нові молекули; б) деякі атоми руйнуються, із них утворюються інші атоми; в) молекули в хімічних реакціях не змінюються; г) атоми в хімічних реакціях не змінюються; д) атоми перегруповуються, утворюючи молекули нових речовин.
174. Визначте, які з наведених явищ є хімічними, а які — фізичними: а) узимку гілля дерев укривається памороззю; б) опале листя згниває; в) розлитий ацетон швидко випаровується; г) запах розлитих парфумів швидко поширюється кімнатою; д) бронзові пам’ятники вкриваються зеленою патиною; е) крапля бруду на черевику до ранку висихає та стає коричневою плямою; ж) іржавий цвях можна очистити від іржі наждачним папером.
175. Які фізичні явища супроводжують хімічні реакції: а) горіння дров; б) іржавіння заліза; в) скисання їжі?
176. Наведіть приклади хімічних реакцій із щоденного життя, які відбуваються: а) за постійного нагрівання; б) під дією світла; в) зі зміною кольору.
Обговоріть у групах
177. Складіть пам’ятку про те, як відрізнити хімічне явище від фізичного. Наведіть приклади із життя.
178. Які явища можна виявити на картинах відомих українських митців? Ці явища є хімічними чи фізичними?
«Пожежа в степу». Тарас Шевченко. 1848 р.
«Осінь. Туман». Архип Куїнджі. 1898-1908 рр.
«Веселка». Архип Куїнджі. 1900-1905 рр.
«Осінь». Архип Куїнджі. 1890-1895 рр.
179. Схарактеризуйте спільне й відмінне між фізичними та хімічними явищами. Створіть діаграму Венна або порівняльну таблицю.
Екскурсія «Спостереження за хімічними явищами в довкіллі, виявлення фізичних явищ, що супроводжують хімічні реакції»
Під час екскурсії відзначайте явища, що відбуваються в довкіллі, визначте: є вони фізичними чи хімічними. Складіть звіт про свої спостереження (у довільній формі: письмово, фото- чи відеозвіт тощо).
