Химия. 7 класс. Попель

§ 17. Физические и химические явления (химические реакции). Химические свойства веществ

Материал параграфа поможет вам:

  • выяснить различия между физическими и химическими явлениями (химическими реакциями);
  • понять роль химических реакций в природе, их значение для человека;
  • определять химические свойства веществ.

На уроках природоведения вы узнали, что в природе происходят различные физические и химические явления.

Физические явления. Каждый из вас наблюдал за тем, как тает лед, кипит или замерзает вода. Лед, вода и водяной пар состоят из одних и тех же молекул и поэтому являются одним веществом, которое существует в разных агрегатных состояниях.

Явления, при которых вещества не превращаются в другие, называют физическими.

К физическим явлениям относятся не только изменения агрегатного состояния веществ, но и свечение сильно нагретого металла или камня, прохождение электрического тока в металлах, распространение запаха веществ в воздухе, растворение жира в бензине, притягивание железа к магниту и т. п. Такие явления изучает наука физика.

Химические явления (химические реакции). Одним из видов химических явлений является горение. Рассмотрим, как горит спирт (рис. 48). Этот процесс происходит при участии кислорода, который содержится в воздухе. Спирт сгорает, его количество уменьшается. Кажется, что он переходит в газообразное состояние подобно тому, как вода при нагревании превращается в пар. Но это не так. Если газ, полученный в результате сгорания спирта, охладить, то часть его сконденсируется в жидкость, но не в спирт, а в воду. Другая часть газа останется. С помощью специального опыта можно доказать, что этим остатком является углекислый газ.

Рис. 48. Горение спирта

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

Вещества, вступающие в химическую реакцию, называют исходными веществами, или реагентами, а те, которые образуются, — конечными веществами, или продуктами реакции.

Суть рассмотренной химической реакции передает такая запись:

Реагенты и продукты этой реакции состоят из молекул. Во время горения создается высокая температура. В таких условиях молекулы реагентов распадаются на атомы, которые, соединяясь, образуют молекулы новых веществ — продуктов1. Следовательно, все атомы во время реакции сохраняются.

Внешние эффекты, сопровождающие химические реакции. Наблюдая за протеканием химических реакций, можно зафиксировать:

  • появление, исчезновение или изменение окраски веществ (рис. 49, а);
  • выделение газа (рис. 49, б);
  • образование или растворение осадка (рис. 49, в);
  • появление, исчезновение или изменение запаха;
  • выделение или поглощение теплоты;
  • появление пламени (рис. 48), иногда — свечение.

Рис. 49. Внешние эффекты при химических реакциях: а — появление окраски; б — выделение газа; в — образование осадка

ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫТ № 3

Проведение химических реакций

Вам выданы растворы кальцинированной соды и фенолфталеина. Окрашены ли они? Налейте в пробирку 1 мл раствора соды и добавьте 1—2 капли раствора фенолфталеина. Что наблюдаете?

1 Известны и другие варианты взаимодействия частиц реагентов.

Налейте в две пробирки по 1 мл раствора соды. В одну пробирку добавьте 1 мл разбавленной нитратной кислоты, а в другую — 1 мл раствора медного купороса. Что происходит в каждой пробирке?

Указанные внешние эффекты, кроме появления пламени, вы можете наблюдать и при физических явлениях.

Пример 1. Порошок серебра, полученный в пробирке в результате химической реакции, имеет серый цвет. Если его расплавить, а затем расплав охладить, то получим слиток металла, но не серого, а белого цвета, с характерным блеском.

Пример 2. Если нагревать природную или водопроводную воду, то из нее задолго до кипения начнут выделяться пузырьки газа. Это — воздух, который был растворен в воде. Его растворимость в ней, как и любого газа, с повышением температуры уменьшается.

Пример 3. Неприятный запах в холодильнике исчезает, если в него поместить гранулы силикагеля — одного из соединений Силиция. Силикагель поглощает молекулы разных веществ без их разрушения. Аналогично действует активированный уголь в противогазе.

Пример 4. При превращении воды в пар теплота поглощается, а при замерзании воды — выделяется.

Чтобы определить, какое явление происходит — физическое или химическое, следует внимательно наблюдать за ним, а также тщательным образом исследовать вещества до и после проведения эксперимента.

Химические реакции в природе, повседневной жизни и их значение. В природе постоянно происходит огромное количество химических реакций. Многие вещества, растворенные в реках, морях и океанах, взаимодействуют между собой, некоторые реагируют с кислородом. Растения поглощают из атмосферы углекислый газ, из почвы — воду с растворенными в ней веществами и превращают их в белки, жиры, глюкозу, крахмал, витамины, другие соединения, а также кислород. Очень важны реакции с участием кислорода, который поступает в живые организмы при дыхании.

Это интересно

Ежегодно в растениях образуется 150 млрд т органических веществ.

Многие химические реакции сопровождают нас в быту. Они происходят во время жарки мяса, овощей, выпекания хлеба, прокисания молока, брожения плодовых и ягодных соков, отбеливания тканей, горения топлива, затвердения цемента и алебастра, почернения серебряных украшений и т. п.

Химические реакции являются основой многих технологических процессов — получения металлов, производства синтетических волокон, лекарственных средств, удобрений, других важных веществ. Сжигая топливо, люди обеспечивают себя теплом и электрической энергией. С помощью химических реакций обезвреживают токсичные вещества, перерабатывают промышленные и бытовые отходы.

Однако некоторые химические реакции приводят к негативным последствиям. Ржавление железа сокращает срок работы различных механизмов, оборудования, транспортных средств, приводит к большим потерям этого металла. Пожары уничтожают жилье, промышленные и культурные объекты, исторические ценности, лесные массивы. Большинство пищевых продуктов портится вследствие их взаимодействия с кислородом воздуха. При этом образуются вещества, которые имеют неприятный запах, вкус, являются вредными для человека.

Химические свойства вещества. Каждому веществу присуща совокупность различных свойств.

  • Какие свойства вещества называют физическими? Приведите несколько соответствующих примеров.

Кроме физических свойств, вещества имеют и химические свойства. Среди них — способность вступать в химические реакции с определенными простыми и сложными веществами, инертность по отношению к другим веществам, термическая устойчивость или способность к химическому превращению при нагревании.

Рассмотрим некоторые химические свойства воды. В обычных условиях и при наличии воздуха (кислорода) она медленно взаимодействует с железом (этот процесс называют ржавлением). Но вода не реагирует с мелом, песком. Ее молекулы начинают разрушаться лишь при очень сильном нагревании (значительно выше 1000 °С). В результате этой химической реакции водяной пар превращается в два газа — водород и кислород.

Некоторые вещества (например, металл натрий, неметалл фтор) называют химически активными. Они взаимодействуют со многими веществами. Такие реакции нередко сопровождаются воспламенением или взрывом. Существуют и химически пассивные вещества. Золото ни при каких условиях не взаимодействует с водой, кислородом, уксусом, растворами питьевой и кальцинированной соды, а газ гелий вообще не вступает в химические реакции.

Химические свойства вещества зависят от его состава и внутреннего строения.

Выводы

Физическими явлениями называют явления, при которых каждое вещество сохраняется.

Химические явления, или химические реакции, — это превращения одних веществ в другие. Они могут сопровождаться разными внешними эффектами.

Множество химических реакций происходит в окружающей природе, живых организмах. На превращениях веществ основаны технологические процессы.

Химические свойства вещества заключаются в его способности вступать в определенные химические реакции.

125. Найдите соответствие:

Явление

  • 1) взрыв динамита;
  • 2) затвердевание расплавленного парафина;
  • 3) подгорание пищи на сковороде;
  • 4) образование соли при испарении морской воды;
  • 5) расслоение интенсивно перемешанной смеси воды и растительного масла;
  • 6) выцветание окрашенной ткани на солнце;

Тип явления

  • а) физическое явление;
  • б) химическое явление.

126. Какими внешними эффектами сопровождаются такие химические превращения:

  • а) горение спички;
  • б) ржавление железа;
  • в) брожение виноградного сока?

127. Как вы думаете, почему одни пищевые продукты (сахар, крахмал, уксус, соль) могут храниться неограниченное время, а другие (сыр, сливочное масло, молоко) быстро портятся?

128. Минерал малахит имеет сине-зеленый цвет, не растворяется в воде, при нагревании не плавится, а превращается в черное твердое вещество, выделяя углекислый газ и водяной пар. Какие свойства минерала являются физическими, а какие — химическими?

НА ДОСУГЕ

Изменение цвета при химической реакции

В два небольших стакана налейте немного воды и в каждый добавьте 1—2 капли спиртового раствора бриллиантового зеленого, известного под названием «зеленка». В один стакан добавьте несколько капель водного раствора аммиака (нашатырного спирта), в другой — раствора лимонной кислоты. Изменяется ли цвет жидкостей в стаканах? Если да, то как именно?

Результат опыта запишите в тетрадь и сделайте выводы.

ДОМАШНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

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

1. Приготовьте небольшие количества водных растворов лимонной кислоты и питьевой соды. Слейте вместе порции обоих растворов в отдельный стакан. Что происходит?

К остатку раствора лимонной кислоты добавьте немного порошка соды, а к остатку раствора соды — немного кристалликов лимонной кислоты. Какие эффекты наблюдаете — такие же, как при сливании растворов, или другие?

2. Налейте в один небольшой стакан немного сока квашеной капусты, а в другой — нежирного кефира или сыворотки. В оба стакана добавьте по 1/4 чайной ложки питьевой соды. Что наблюдаете?

Обнаруженные внешние эффекты обусловлены химическими реакциями.