10. Практическое занятие 3. Химические реакции

Физические и химические явления окружают нас ежедневно — от закипания воды до коррозии металлов. Сегодня мы рассмотрим эту тему на практических примерах. Лабораторные опыты по химии — это возможность увидеть, как работают законы природы. Давайте узнаем признаки химических реакций, посмотрим, как из одних веществ рождаются новые и какие условия нужны для этого.

В данном практическом уроке мы проведём сразу несколько опытов: расплавим парафин, зажжём свечу, прокалим соль и крахмал, устроим реакцию соды с кислотой и даже понаблюдаем свечение люминола. Каждый из этих примеров физических и химических процессов делает химию увлекательной и понятной.

Мы берём небольшой кусочек парафина и кладём его на металлическую пластину. Для нашего опыта необходимо его нагреть, чтобы наблюдать изменение физического состояния вещества.

Через некоторое время после нагрева парафин начинает таять — процесс перехода из твёрдого в жидкое в химии называют изменением агрегатного состояния. В результате парафин полностью превращается в прозрачную жидкость.

Обратите внимание, что в начале эксперимента парафин не только твёрдый, но и слегка желтоватого оттенка, а в конце объект наблюдения изменил как физическое состояние, так и цвет — стал прозрачным.

Несмотря на столь серьёзные преобразования, состав парафина остаётся прежним, поэтому такое явление мы называем физическим (рис. 1).

Давайте рассмотрим тот опыт, который вы наверняка проводили у себя дома множество раз, — зажжём свечу (рис. 2).

В процессе горения свечи мы наблюдаем, как тепло огня плавит верхний слой парафина, который становится жидким. Там он испаряется и участвует в горении. Таким образом, происходит сразу несколько процессов. И в данном случае возникает закономерный вопрос: относится ли горение свечи к физическим или химическим явлениям?

Дело в том, что здесь протекает сразу два процесса:

1. Химический: фитиль обугливается, а парафин переходит в газообразные вещества.

2. Физический: изменение агрегатного состояния парафина, когда он становится жидким.

Чтобы свеча продолжала гореть, фитилю нужен доступ к кислороду. Если же его приток закончится, то пламя тут же погаснет. Поэтому наличие воздуха — важное условие для течения химической реакции, признаки которой теперь нам очевидны — это выделение тепла и света.

В третьем эксперименте мы проверим, как ведут себя разные вещества при нагревании.

В первую очередь возьмём поваренную соль и поместим её в фарфоровую чашку. Теперь нагреем содержимое и увидим, что кристаллы соли демонстрируют лишь физическое явление: наш объект наблюдения нагревается, но состав не меняет (рис. 3).

Теперь проведём аналогичный опыт с крахмалом. Также кладём вещество в фарфоровую чашку и прокаливаем. В результате крахмал темнеет, а затем чернеет — идёт процесс обугливания. А это уже химическое явление, пример реакции химических веществ с изменением их состава, в результате которого разрушаются молекулы и выделяется углерод, образуя сажу, или уголь.

Похожее можно наблюдать, когда мы готовим картошку: если картофель подгорит, то он тоже потемнеет и выделит неприятный запах. Это происходит, потому что в картошке тоже содержится крахмал.

Наверняка вы уже видели, как данный эксперимент проводит ваша бабушка, выпекая блинчики. При приготовлении выпечки часто в ложку кладут небольшое количество пищевой соды, а затем на неё наливают уксус, в результате чего сода вспенивается и выделяет газ. Сегодня мы проведём аналогичный лабораторный опыт по химии, только вместо уксусной кислоты возьмём соляную.

Мы берём два прозрачных стакана и наливаем в первый обычную воду, а во второй — соляную кислоту. Теперь добавим по одной ложке пищевой соды (гидрокарбонат натрия) в каждый сосуд.

Какое явление мы будем наблюдать в двух стаканах — физическое или химическое?

В воде сода просто растворится (рис. 6) — это физико-химический процесс, а не полноценная химическая реакция, так как вещество переходит в растворённое состояние, не претерпевая глубокого изменения состава.

В стакане с соляной кислотой начнётся бурная химическая реакция — вещество начнёт шипеть, пениться — это выделяется углекислый газ. То есть одно вещество превращается в другое.

Таким образом, мы выяснили, что происходит при взаимодействии соды и соляной кислоты. Реакция начинается в тот момент, когда оба вещества соприкасаются друг с другом. Для дальнейшего процесса необходимо, чтобы смешивание продолжалось. Основной признак реакции — активное образование пузырьков углекислого газа.

Почему важно уметь различать физические и химические явления?

Физические и химические процессы — это основа устройства нашего мира. Это то, что окружает нас каждый день: когда варим суп, чистим ванну, зажигаем свечи на праздничном торте.

Подводя итог:

Физические явления — это изменение внешнего вида веществ, но их состав не меняется.

Химические явления — это образование новых веществ с иными свойствами.

Понимание того, как между собой взаимодействуют вещества и как они могут меняться при разных условиях, поможет вам не только на уроках химии, но и в самых разных сферах: в экологии, медицине, инженерии, производстве и др.

Полезные ссылки

1. Список рекомендованных источников.

2. Реактивы для опытов в домашних условиях.

3. Опыт с йодом и крахмалом.

4. Как надуть шарик содой и уксусом.

Проверьте себя

1. Как доказать, что плавление парафина — это физическое явление, а горение свечи — химическое?

2. В чём отличие прокаливания поваренной соли от прокаливания крахмала?

3. Охарактеризуйте реакцию взаимодействия соды с соляной кислотой.