>> Физические и химические явления (химические реакции). Экспериментируем дома. Внешние эффекты при химических реакциях
Физические и химические явления (химические реакции)
Материал параграфа поможет вам выяснить:
> чем различаются физические и химические явления .
(химические реакции);
> какие внешние эффекты сопровождают химические реакции.
На уроках природоведения вы узнали, что в природе происходят различные физические и химйческие явления.
Физические явления.
Каждый из вас неоднократно наблюдал за тем, как плавится лед, кипит или замерзает вода. Лед, вода и водяной пар состоят из одних и тех же молекул, поэтому они являются одним веществом (в разных агрегатных состояниях).
Явления, при которых вещество не превращается в другое, называют физическими.
К физическим явлениям относится не только изменение веществ, но и свечение раскаленных тел, прохождение электрического тока в металлах, распространение запаха веществ в воздухе, растворение жира в бензине, притяжение железа к магниту. Такие явления изучает наука физика.
Химические явления (химические реакции).
Одним из химических явлений является горение . Рассмотрим процесс горения спирта (рис. 46). Он происходит при участии кислорода, который содержится в воздухе. Сгорая, спирт, казалось бы, переходит в газообразное состояние подобно тому, как вода при нагревании превращается в пар. Ho 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 дополнительного опыта можно доказать, что этот остаток - углекислый газ.
Рис. 46. Горение спирта
Таким образом, спирт, который горит, и кислород , который участвует в процессе горения, превращаются в воду и углекислый газ.
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:
спирт + кислород -> вода + углекислий газ
исходные вещества конечные вещества
(реагенты) (продукты реакции)
Реагенты и продукты этой реакции состоят из молекул. Во время горения создается высокая температура. В этих условиях молекулы реагентов распадаются на атомы, которые, соединяясь, образуют молекулы новых веществ - продуктов. Следовательно, все атомы во время реакции сохраняются.
Если реагентами являются два ионных вещества, то они обмениваются своими ионами. Известны и другие варианты взаимодействия веществ.
Внешние эффекты, сопровождающие химические реакции.
Наблюдая за химическими реакциями, можно зафиксировать такие эффекты:
Изменение цвета (рис. 47, а);
выделение газа (рис. 47, б);
образование или исчезновение осадка (рис. 47, в);
появление, исчезновение или изменение запаха;
выделение или поглощение теплоты;
появление пламени (рис. 46), иногда - свечение.
Рис. 47. Некоторые внешние эффекты при химических реакциях: а - появление
окраски; б - выделение газа; в - появление осадка
Лабораторный опыт № 3
Появление окраски в результате реакции
Окрашены ли растворы кальцинированной соды и фенолфталеина?
Добавьте к порции раствора соды I-2 капли раствора фенолфталеина. Какая окраска появилась?
Лабораторный опыт № 4
Выделение газа в результате реакции
К раствору кальцинированной соды добавьте немного хлоридной кислоты. Что наблюдаете?
Лабораторный опыт № 5
Появление осадка в результате реакции
К раствору кальцинированной соды добавьте 1 мл раствора медного купороса. Что происходит?
Появление пламени является признаком химической реакции, т. е. свидетельствует именно о химическом явлении. Другие внешние эффекты можно наблюдать и во время физических явлений. Приведем несколько примеров.
Пример 1. Порошок серебра, полученный в пробирке в результате химической реакции, имеет серый цвет. Если его расплавить, а затем расплав охладить, то получим кусочек металла, но не серого, а белого, с характерным блеском.
Пример 2. Если нагревать природную воду, то из нее задолго до кипения начнут выделяться пузырьки газа. Это растворенный воздух; его растворимость в воде при нагревании уменьшается.
Пример 3. Неприятный запах в холодильнике исчезает, если в него поместить гранулы силикагеля - одного из соединений Силиция. Силикагель поглощает молекулы различных 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 превращение произошло - физическое или химическое, следует внимательно наблюдать за ним, а также всесторонне исследовать вещества до и после эксперимента.
Химические реакции в природе, повседневной жизни и их значение.
В природе постоянно происходят химические реакции. Вещества, растворенные в реках, морях, океанах, взаимодействуют между собой, некоторые реагируют с кислородом. Растения поглощают из атмосферы углекислый газ, из почвы - воду, растворенные в ней вещества и перерабатывают их на белки, жиры, глюкозу, крахмал, витамины , другие соединения, а также на кислород.
Это интересно
Вследствие фотосинтеза ежегодно из атмосферы поглощается около 300 млрд т углекислого газа, выделяется 200 млрд т кислорода и образуется 150 млрд т органических веществ.
Очень важны реакции с участием кислорода, который поступает в живые организмы при дыхании.
Многие химические реакции сопровождают нас в повседневной жизни. Они происходят во время поджаривания мяса, овощей, выпекания хлеба, прокисания молока, брожения виноградного сока, отбеливания тканей, горения различных видов топлива, затвердевания цемента и алебастра, почернения со временем серебряных украшений и т. п.
Химические реакции составляют основу таких технологических процессов как получение металлов из руд, производство удобрений, пластмасс, синтетических волокон, лекарств, других важных веществ. Сжигая топливо, люди обеспечивают себя теплом и электричеством. С помощью химических реакций обезвреживают токсичные вещества, перерабатывают промышленные и бытовые отходы.
Протекание некоторых реакций приводит к негативным последствиям. Ржавление железа сокращает срок работы разных механизмов, оборудования, транспортных средств, приводит к большим потерям этого металла. Пожары уничтожают жилье, промышленные и культурные объекты, исторические ценности. Большинство пищевых продуктов портится вследствие их взаимодействия с кислородом, находящимся в воздухе; при этом образуются вещества, которые имеют неприятный запах, вкус и являются вредными для человека.
Выводы
Физическими явлениями называют явления, при которых каждое вещество сохраняется.
Химические явления, или химические реакции, это превращения одних веществ в другие. Они могут сопровождаться различными внешними эффектами.
Множество химических реакций происходят в окружающей среде, в растениях, организмах животных и человека, сопровождают нас в повседневной жизни.
?
100. Найдите соответствие:
1) взрыв динамита; а) физическое явление;
2) затвердевание расплавленного парафина; б) химическое явление.
3) подгорание пищи на сковороде;
4) образование соли при испарении морской воды;
5) расслоение сильно взболтанной смеси воды и растительного масла;
6) выцветание окрашенной ткани на солнце;
7) прохождение электрического тока в металле;
101. Какими внешними эффектами сопровождаются такие химические превращения: а) горение спички; б) образование ржавчины; в) брожение виноградного сока.
102. Как вы думаете, почему одни пищевые продукты (сахар, крахмал, уксус, соль) могут храниться неограниченное время, а другие (сыр, сливочное масло, молоко) быстро портятся?
Экспериментируем дома
Внешние эффекты при химических реакциях
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 кристалликов соды, а к остатку раствора соды - немного кристалликов лимонной кислоты. Какие эффекты наблюдаете - такие же или другие?
2. В три небольших стакана налейте немного воды и в каждый добавьте 1-2 капли спиртового раствора бриллиантового зеленого, известного под названием «зеленка». В первый стакан долейте несколько капель нашатырного спирта, во второй - раствора лимонной кислоты. Изменился ли цвет красителя (зеленки) в этих стаканах? Если да, то как именно?
Результаты опытов запишите в тетрадь и сделайте выводы.
Попель П. П., Крикля Л. С., Хімія: Підруч. для 7 кл. загальноосвіт. навч. закл. - К.: ВЦ «Академія», 2008. - 136 с.: іл.
Содержание урока конспект урока и опорный каркас презентация урока интерактивные технологии акселеративные методы обучения Практика тесты, тестирование онлайн задачи и упражнения домашние задания практикумы и тренинги вопросы для дискуссий в классе Иллюстрации видео- и аудиоматериалы фотографии, картинки графики, таблицы, схемы комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты Дополнения рефераты шпаргалки фишки для любознательных статьи (МАН) литература основная и дополнительная словарь терминов Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике замена устаревших знаний новыми Только для учителей календарные планы учебные программы методические рекомендацииОкружающий нас мир, при всём его богатстве и многообразии, живёт по законам, которые достаточно легко объяснить с помощью таких наук, как физика и химия. И даже в основе жизнедеятельности такого сложного организма, как человек, лежит не что иное, как химические явления и процессы.
Определения и примеры
Элементарный пример - чайник, поставленный на огонь. Через некоторое время вода начнёт нагреваться, затем закипать. Мы услышим характерное шипение, из горлышка чайника будут вылетать струйки пара. Откуда он взялся, ведь в посуде его изначально не было! Да, но вода, при определённой температуре, начинает превращаться в газ, меняет своё физическое состояние из жидкого на газообразное. Т.е. она осталась всё той же водой, только теперь в виде пара. Это
А химические явления мы увидим, если опустим в кипяток пакетик с чайной заваркой. Вода в стакане или другом сосуде окрасится в красно-коричневый цвет. Произойдёт химическая реакция: под воздействием тепла чаинки начнут запариваться, выделяя цветовые пигменты и вкусовые свойства, присущие этому растению. У нас получится новое вещество - напиток со специфическими, свойственными только ему качественными характеристиками. Если туда же добавим несколько ложек сахара, он растворится (физическая реакция), а чай станет сладким Таким образом, физические и химические явления часто связаны и взаимозависимы. К примеру, если тот же чайный пакетик поместить в холодную воду, реакции не произойдёт, чаинки и вода не будут взаимодействовать, да и сахар растворяться тоже не пожелает.
Таким образом, химические явления - это такие, при которых одни вещества превращаются в другие (вода в чай, вода в сироп, дрова в золу и т.д.) Иначе химическое явление называется химической реакцией.
Физическими называются явления, при которых химический состав вещества остаётся прежним, а изменяется размер тела, форма и т.д. (деформированная пружина, вода, замёрзшая в лёд, ветка дерева, разломанная пополам).
Условия возникновения и протекания
О том, происходят ли химические и физические явления, мы можем судить по некоторым признакам и изменениям, которые наблюдаются у того или иного тела или вещества. Так, большинство химических реакций сопровождается следующими «опознавательными знаками»:
- в результате или при протекании таковой выпадает осадок;
- происходит изменение цвета вещества;
- может выделяться газ, например, угарный при горении;
- происходит поглощение или, наоборот, выделение теплоты;
- возможно излучение света.
Чтобы химические явления наблюдались, т.е. реакции происходили, необходимы некоторые условия:
- реагирующие вещества должны соприкасаться, быть друг с другом в контакте (т.е. ту же заварку нужно насыпать в кружку с кипятком);
- вещества лучше измельчать, тогда реакция будет протекать быстрее, скорее наступит взаимодействие (сахар-песок скорее растворится, растает в горячей воде, чем кусковой);
- чтобы многие реакции могли произойти, нужно изменить температурный режим реагирующих компонентов, охлаждая или нагревая их до некоторой температуры.
Понаблюдать за химическим явлением можно опытным путём. А вот описать его на бумаге можно при помощи химического химической реакции).
Некоторые из этих условий работают и для возникновения физических явлений, например, изменение температуры или непосредственный контакт предметов, тел между собой. Допустим, если ударить достаточно сильно молотком по шляпке гвоздя, он может деформироваться, потерять свою обычную форму. Но она так и останется шляпкой гвоздя. Или же, при включении электролампы в сеть, вольфрамовая нить внутри неё начнёт греться и светиться. Однако вещество, из которого нить сделана, так и останется прежним вольфрамом.
Описание физических процессов и явлений происходит через физические формулы, решение физических задач.
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.
blog.сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
Физические изменения не связаны с химическими реакциями и созданием новых продуктов, например, таяние льда. Как правило, такие преобразования являются обратимыми. Кроме примеров физических явлений, в природе и в повседневной жизни встречаются также химические трансформации, при которых образуются новые продукты. Такие химические явления (примеры будут рассмотрены в статье) являются необратимыми.
Химические изменения
Химические изменения можно рассматривать как любое явление, которое позволяет ученым измерять химические свойства. Многие реакции также являются примерами химических явлений. Хотя не всегда легко сказать, что произошло именно химическое изменение, есть некоторые контрольные признаки. Что такое химические явления? Приведем примеры. Это может быть изменение цвета вещества, температуры, образование пузырьков или (в жидкостях) выпадение осадка. Можно привести следующие примеры химических явлений в жизни:
- Ржавчина на железе.
- Сжигание древесины.
- Метаболизм пищи в организме.
- Смешивание кислоты и щелочи.
- Приготовление яйца.
- Переваривание сахара амилазой в слюне.
- Смешивание в выпечке соды и уксуса для получения газообразного диоксида углерода.
- Выпекание пирога.
- Гальванизация металла.
- Батарейки.
- Взрыв фейерверков.
- Гниющие бананы.
- Образование молочно-кислых продуктов.
И это далеко не весь список. Можно рассмотреть некоторые из этих пунктов более подробно.
Наружный огонь с использованием дерева
Огонь - это тоже пример химического явления. Это быстрое окисление материала в экзотермическом химическом процессе горения, высвобождение тепла, света и различных продуктов реакции. Огонь является горячим, потому что происходит конверсия слабой двойной связи в молекулярном кислороде O 2 к более сильным связям в продуктах сгорания углекислого газа и воды. Выделяется большая энергия (418 кДж на 32 г O 2); энергии связи топлива играют лишь второстепенную роль здесь. В определенный момент реакции горения, называемой точкой воспламенения, образуются пламя.
Это видимая часть огня, которая состоит в основном из двуокиси углерода, водяного пара, кислорода и азота. Если температура достаточно высокая, газы могут стать ионизированными для получения плазмы. В зависимости от того, какие вещества загораются и какие примеси подаются снаружи, цвет пламени и интенсивность огня будут разными. Огонь в его наиболее распространенной форме может привести к пожару, который может нанести физический ущерб при горении. Огонь является важным процессом, который затрагивает экологические системы по всему миру. Положительные эффекты пожара включают стимулирующий рост и поддержание различных экологических систем.
Ржавчина
Так же, как и огонь, процесс ржавления является также окислительным процессом. Вот только не таким быстропротекающим. Ржавчина представляет собой оксид железа, обычно красный оксид, образованный окислительно-восстановительной реакцией железа и кислорода в присутствии воды или воздуха. Несколько форм ржавчины различаются как визуально, так и спектроскопией и формируются при разных обстоятельствах. Учитывая достаточное время, кислород и воду, всякая масса железа в конечном итоге полностью превращается в ржавчину и разлагается. Поверхностная ее часть является шелушащейся и рыхлой, и она не защищает подстилающее железо, в отличие от образования патины на медных поверхностях.
Такой пример химического явления, как ржавление, является общим термином для коррозии железа и его сплавов, таких как сталь. Многие другие металлы подвергаются аналогичной коррозии, но полученные оксиды обычно не называются ржавчиной. Существуют другие формы этой реакции как результат реакции между железом и хлоридом в среде, лишенной кислорода. Примером может служить арматура, используемая в подводных бетонных столбах, которая генерирует зеленую ржавчину.
Кристаллизация
Еще одним примером химического явления является кристаллический рост. Это процесс, в котором ранее существовавший кристалл становится больше по мере увеличения количества молекул или ионов в их положениях в кристаллической решетке. Кристалл определяется как атомы, молекулы или ионы, расположенные в упорядоченном повторяющемся образце, кристаллической решетке, распространяющейся во всех трех пространственных измерениях. Таким образом, рост кристаллов отличается от роста капли жидкости тем, что во время роста молекулы или ионы должны попадать в правильные положения решетки, чтобы упорядоченный кристалл мог расти.
Когда молекулы или ионы попадают в положение, отличное от положений в идеальной кристаллической решетке, образуются дефекты кристалла. Как правило, молекулы или ионы в кристаллической решетке улавливаются в том смысле, что они не могут двигаться от своих положений, и поэтому рост кристаллов часто необратим, так как когда молекулы или ионы встали на место в растущей решетке, они фиксируются в ней. Кристаллизация является обычным процессом как в промышленности, так и в естественном мире, и кристаллизация обычно понимается как состоящая из двух процессов. Если ранее не существовало кристалла, то новый кристалл должен зарождаться, а затем он должен подвергаться росту.
Химическое происхождение жизни
Химическое происхождение жизни относится к условиям, которые могли бы существовать и, следовательно, способствовали появлению первых дублируемых форм жизни.
Главным примером химических явлений в природе является сама жизнь. Считается, что совокупность физических и химических реакций смогла привести к появлению первых молекул, которые, репродуцируясь, привели к появлению жизни на планете.
Цели: знать
1) особенности физических и химических явлений;
2) признаки химических реакций.
1) различать физические и химические явления;
2) по признакам распознавать химические реакции.
Ход урока
I. Организационный момент
Здравствуйте, дети, садитесь. Начинаем урок химии.
II. Сообщение темы и цели урока
Тема нашего урока “Физические и химические явления. Признаки химических реакций” (записываем в тетради).
Сегодня мы должны будем узнать о физических и химических явлениях и о признаках химических реакций. Это мы должны узнать.
А что же мы должны будем с вами уметь? А уметь мы должны будем различать химические явления от физических и по признакам распознавать химические реакции.
III. Изучение нового материала
Итак, начинаем.
Учитель: В мире все находится в движении, все изменяется. Изменения, происходящие с веществами, называют явлениями. Например: испарение воды, плавление железа, ржавление металлов и т.д. Различают физические и химические явления.
Физические явления сопровождаются изменением формы, агрегатного состояния, объема, температуры, степени измельчения вещества и т.д., но при этом не происходит превращения одних веществ в другие. Состав вещества остается неизменным.
Например, таяние льда или кипение воды – это физические явления и здесь происходит изменение агрегатного состояния вещества, а само вещество – вода остается неизменным. В данном случае происходит изменение физических свойств вещества.
Кроме физических свойств каждое вещество обладает определенными химическими свойствами.
Химические свойства вещества – это способность данного вещества превращаться в другие вещества. Химические свойства веществ проявляются в химических явлениях.
Химические явления, которые называют химическими реакциями, сопровождаются превращением одних веществ в другие.
В результате химической реакции всегда образуются новые вещества, которые отличаются от исходных составом и свойствами.
Таким образом, при физических явлениях качественный и количественный и количественный состав веществ сохраняется, при химических состав исходных веществ не сохраняется, они превращаются в другие вещества.
На дом вам было предложено творческое задание - составить рассказ о встрече с физическими и химическими явлениями или нарисовать увиденное. Итак, ребята, кто приготовился?
А пока будут звучать рассказы, все остальные должны будут подумать, о каком явлении идет речь о физическом или о химическом.
Ребята, прошу вас.
1 учащийся: Пользуясь сведениями из биологии, вы знаете, что в клубнях картофеля содержится крахмал, который образуется в листьях на свету, а затем откладываются в клубнях. Если взять разрезать этот клубень и капнуть на срез настойку йода, то бурый цвет йода превратится в синий. Произошло это потому, что между крахмалом и йодом произошла реакция, и образовалось новое вещество синего цвета, (демонстрирует опыт).
Хорошо, молодец, садись.
Ребята, как вы думаете, о каком явлении рассказал ученик?
Учащиеся: Речь шла о химическом явлении.
А ты как думаешь?
Правильно, это химическое явление.
Кто еще приготовился?
Молодец, хорошо, садись.
Ребята, а о каком явлении здесь шла речь?
Учащиеся: Речь шла опять о химическом явлении.
Ещё кто как думает?
Молодцы, хорошо ребята, правильно ответили. Ещё послушаем ученика.
3 учащийся: А я, изучая литературу для юных химиков, решил дома сделать такой эксперимент. Взял стакан с мыльной водой, добавил несколько капель столового уксуса и обнаружил, что вместо пены в жидкости оказались светло- серые хлопья осадка, посмотрим что получается, (демонстрирует опыт).
Молодец, хорошо, садись. О каком явлении нам рассказывал Ученик?
Учащиеся: Здесь было рассказано о химическом явлении. (А ещё кто скажет?)
Правильно, дети, это химическое явление.
Кто ещё подготовил выступление?
Пожалуйста, слушаем.
4 учащийся: А я решил свои явления нарисовать. Посмотрите, что у меня получилось и послушайте мой рассказ.
Ясный знойный день (показывает рисунок). Вода испаряется с Поверхности земли в виде пара, который всегда находится в воздухе Чем дальше от поверхности земли, тем температура ниже и поэтому из пара образуются мельчайшие капельки воды. Из таких капелек состоит туман. Облака - это тот же туман, находящийся в воздухе высоко над землей (меняет рисунок). Маленькие капельки, в облаках сливаясь, друг с другом, постепенно увеличиваются. Облако темнеет и становится тучей. Тяжелые капли воды не могут держаться в воздухе и падают на землю в виде дождя (меняет рисунок). Зимой из пара образуются снежинки. Водоемы зимой замерзают, покрываясь льдом. Вот где веселая ребятня. Итак, ребята, какие явления я вам представил?
Учащиеся: Здесь представлены физические явления, а именно изменение агрегатного состояния воды.
Молодец, садись, хорошо подготовлена работа.
5 учащийся: Я изобразила процесс мытья рук. Когда мы моем руки с мылом, мыло в воде распадается на два вещества: щелочь и жирную кислоту. Щелочь связывает жир, которым покрыта наша кожа, а жирная кислота образует обильную пену. Пена захватывает и вместе с водой уносит все мельчайшие частички грязи, которые были на нашей коже.
6 учащийся: На этом рисунке изображен процесс приготовления теста. Замесив муку, добавляют сахар, масло, дрожжи. Часть крахмала, содержащегося в муке, превращается в сахар. На этот сахар тут, же “набрасываются” дрожжи и разлагают сахар на спирт и углекислый газ. В тесте газ стремится вырваться наружу и при этом он поднимается и разрыхляет тесто. Вот почему тесто становится пористым, а хлеб или пирог пронизан дырочками.
И здесь налицо ряд химических реакций.
Хорошо, молодец, садись. Вы, верно, поняли материал. Всем участникам творческой работы я ставлю отметку “5” (шесть оценок).
Итак, ребята, какие же явления называются физическими?
Учащиеся: Физические явления - это явления, которые сопровождаются изменениями формы, агрегатного состояния, объема, температуры, степени измельчения, при этом не происходит превращения одних веществ, в другие. Состав вещества остается неизменным.
Хорошо, молодец, садись. А какие явления называются химическими? Кто скажет?
Учащиеся: Химические явления - это явления, которые сопровождаются превращением одних веществ, в другие. При этом состав исходных веществ не сохраняется, а в процесс химической реакции они превращаются в другие вещества.
Молодец, хорошо, правильно, садись.
Итак, давай еще раз прокомментируем выступление ваших одноклассников. (На доске) –
Реагирующие вещества Признак химической реакции
По щелчку появляются сразу реагирующие вещества, затем признаки этих реакций:
Давайте откроем тетради и запишем признаки химической реакции. Записали заголовок “Признаки химических реакций”.
- Изменение цвета.
- Выделение газа.
- Выпадение осадка.
И тема нашего урока “Признаки химических реакций”.
Так по каким признакам распознаются химические реакции? (Перечисляем).
Но это ещё не все признаки, есть ещё ряд признаков, о которых я вам сейчас расскажу.
Внимание, дети, продолжаем изучать новую тему. Сейчас я вам покажу опыты, которые сопровождаются признаками, о которых мы с вами уже говорили и те, о которых вы еще не знаете
(Демонстрирую опыты с признаками химических реакций с диска “Школьный химический эксперимент” 8 класс часть 1):
- выпадение осадка;
- растворение осадка;
- изменение цвета;
- звуковой эффект;
- выделение газа.
Итак, по каким признакам распознаются химические реакции.
Учащийся: Перечисляет признаки химических реакций и записывают в тетрадь.
Кто повторит? Повторяет ещё один ученик.
Хорошо, молодцы, а теперь дети, отдохнем! А то я вижу - вы устали.
(Физминутка)
Итак, переходим к закреплению.
IV. Закрепление материала
Ребята, откройте учебники параграф 28 страница 97. Внимательно посмотрите, найдите:
Пример реакции, протекающей с изменением цвета, и зачитайте. Кто нашел? Пожалуйста... А какой мы с вами рассмотрели пример?
Химическую реакцию, протекающую с образованием осадка... А у нас на уроке какой был пример?
С выделением газа? А на уроке у нас какой опыт был с таким признаком?
С выделением теплоты.
С изменением цвета.
С появлением запаха.
Так какие признаки характерны для химических реакций?
Внимание, переходим к следующей работе. В качестве закрепления вы выполните тестовые задания (Приложение 1) и сделаете самооценку. На столах у вас лежат тестовые задания. На каждый вопрос даны варианты ответа. Вам нужно будет выбрать правильный ответ (один или несколько) и обвести в кружочек. Но для начала не забудьте написать на листке свою фамилию и имя. Выполняем (5-7 минут).
А теперь проверим, как вы поняли тему урока. Обменяйтесь листами друг с другом и сделайте проверку теста по ключу (вывожу на доску ключ с правильными ответами). Посмотрите на доску и сверьте свой ответ. Если вариант неправильный, то зачеркнуть и обвести правильный. Если нет ошибок - поставьте “5”. Если допущена 1-2 ошибки “4”. Если больше 2 ошибок - “3”.
Проверили? Честно скажите, кто получил “5”, кто “4”, кто “3”.
Молодцы, вы хорошо усвоили тему!
Итак, ребята, что вы узнали на уроке?
Учащийся: Мы узнали, какие бывают признаки химических реакций.
Какую работу мы с вами выполнили?
Учащийся: Выполнили творческие задания, демонстрацию опытов и рисунков, а так же смотрели видеофрагменты “Признаки химических реакций”
А чему мы научились?
Учащийся: Научились распознавать химические реакции по признакам.
А чему ещё?
Учащийся: Закрепили методику выполнения тестов.
Молодцы, ребята, хорошо.
Итак, какие же признаки химических реакций вы знаете? (ответы учащихся)
Молодцы, ребята, хорошо усвоили новую тему.
VI. Задание на дом
А теперь задание на дом: параграф 28 изучить, №1,2 – обязательное для всех, а № 3 - для учащихся, имеющих “4” и “5” по предмету.
Записали домашнее задание, урок окончен. До свидания.
Литература:
- учебник “Химия. 8 класс”. И.И.Новошинский, Н.С.Новошинская;
- А.Храповский. Занимательные очерки по химии; И.Вольпер. Юным химикам.