Primjeri kemijskih fenomena. Fizički i hemijski fenomeni. Primjeri hemijskih pojava

Kladim se da ste više puta primijetili da nešto poput maminog srebrnog prstena potamni s vremenom. Ili kako ekser rđa. Ili kako drvena cjepanica izgore u pepeo. Pa dobro, ako mama ne voli srebro, a ti nikad nisi išla na planinarenje, tačno si videla kako se kuva kesica čaja u šoljici.

Šta je zajedničko svim ovim primjerima? I činjenica da su sve hemijske pojave.

Hemijski fenomen nastaje kada se neke supstance transformišu u druge: nove supstance imaju drugačiji sastav i nova svojstva. Ako se sjećate i fizike, onda zapamtite da se kemijski fenomeni javljaju na molekularnom i atomskom nivou, ali ne utječu na sastav jezgara atoma.

Sa stanovišta hemije, ovo nije ništa drugo do hemijska reakcija. I za svaku hemijsku reakciju nužno je moguće identificirati karakteristične karakteristike:

• tokom reakcije može nastati talog;
• boja tvari može se promijeniti;
• posljedica reakcije može biti evolucija plina;
• toplina se može osloboditi ili apsorbirati;
• reakcija takođe može biti praćena oslobađanjem svetlosti.

Takođe, odavno je definisana lista uslova neophodnih da dođe do hemijske reakcije:

• kontakt: Da bi reagirale, tvari moraju doći u kontakt.
• mljevenje: za uspješan tok reakcije, tvari koje ulaze u nju moraju se što je moguće finije usitniti, idealno - otopiti;
• temperatura: vrlo mnoge reakcije direktno ovise o temperaturi tvari (najčešće ih je potrebno zagrijati, ali neke obrnuto - ohladiti na određenu temperaturu).

Zapisujući jednačinu hemijske reakcije slovima i brojevima, time opisujete suštinu hemijske pojave. A zakon održanja mase jedno je od najvažnijih pravila u sastavljanju takvih opisa.

Hemijske pojave u prirodi

Naravno, razumete da se hemija ne odvija samo u epruvetama u školskoj laboratoriji. Najimpresivniji hemijski fenomeni koje možete posmatrati u prirodi. A njihov značaj je toliki da ne bi bilo života na zemlji da nije bilo nekih prirodnih hemijskih pojava.

Dakle, prije svega, hajde da razgovaramo o tome fotosinteza. Ovo je proces kojim biljke apsorbiraju ugljični dioksid iz atmosfere i proizvode kisik kada su izložene sunčevoj svjetlosti. Mi udišemo ovaj kiseonik.

Općenito, fotosinteza se odvija u dvije faze, a osvjetljenje je potrebno samo za jednu. Naučnici su proveli razne eksperimente i otkrili da se fotosinteza odvija čak i pri slabom svjetlu. Ali s povećanjem količine svjetlosti, proces se znatno ubrzava. Također je uočeno da ako se svjetlost i temperatura biljke povećaju u isto vrijeme, stopa fotosinteze se još više povećava. To se događa do određene granice, nakon čega daljnje povećanje osvjetljenja prestaje da ubrza fotosintezu.

Proces fotosinteze uključuje fotone koje emituje sunce i posebne pigmentne molekule biljaka - hlorofil. U biljnim ćelijama nalazi se u hloroplastima, što čini listove zelenim.

Sa hemijske tačke gledišta, fotosinteza je lanac transformacija koji rezultira kiseonikom, vodom i ugljenim hidratima kao skladištem energije.

U početku se vjerovalo da kisik nastaje kao rezultat cijepanja ugljičnog dioksida. Kasnije je, međutim, Cornelius Van Niel otkrio da kisik nastaje kao rezultat fotolize vode. Nedavne studije su potvrdile ovu hipotezu.

Suština fotosinteze može se opisati sljedećom jednadžbom: 6CO 2 + 12H 2 O + svjetlost \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

Breath, uključujući i naše sa vama, – to je takođe hemijski fenomen. Udišemo kisik koji proizvode biljke i izdišemo ugljični dioksid.

Ali ne samo da se ugljični dioksid stvara kao rezultat disanja. Glavna stvar u ovom procesu je da se zbog disanja oslobađa velika količina energije, a ovaj način dobijanja je vrlo efikasan.

Osim toga, međurezultat različitih faza disanja je veliki broj različitih spojeva. A oni zauzvrat služe kao osnova za sintezu aminokiselina, proteina, vitamina, masti i masnih kiselina.

Proces disanja je složen i podijeljen u nekoliko faza. Svaki od njih koristi veliki broj enzima koji djeluju kao katalizatori. Shema kemijskih reakcija disanja gotovo je ista kod životinja, biljaka, pa čak i bakterija.

Sa stajališta kemije, disanje je proces oksidacije ugljikohidrata (kao opcija: proteina, masti) uz pomoć kisika, kao rezultat reakcije dobivaju se voda, ugljični dioksid i energija koju ćelije pohranjuju u ATP: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 \u003d CO 2 + 6H 2 O + 2,87 * 10 6 J.

Inače, gore smo rekli da hemijske reakcije mogu biti praćene emisijom svetlosti. U slučaju disanja i hemijskih reakcija koje prate to, to je također istina. Neki mikroorganizmi mogu da sijaju (luminesciraju). Iako se energetska efikasnost disanja smanjuje.

Sagorijevanje javlja se i uz učešće kiseonika. Kao rezultat, drvo (i druga čvrsta goriva) se pretvara u pepeo, tvar potpuno drugačijeg sastava i svojstava. Osim toga, tokom procesa sagorijevanja oslobađa se velika količina topline i svjetlosti, kao i plina.

Naravno, ne gore samo čvrste tvari, već je uz njihovu pomoć bilo prikladnije dati primjer u ovom slučaju.

Sa hemijske tačke gledišta, sagorevanje je oksidativna reakcija koja se odvija veoma velikom brzinom. I pri vrlo, vrlo visokoj brzini reakcije, može doći do eksplozije.

Šematski, reakcija se može napisati na sljedeći način: supstanca + O 2 → oksidi + energija.

Kao prirodni hemijski fenomen, smatramo i propadanje.

Zapravo, ovo je isti proces kao i sagorijevanje, samo što se odvija mnogo sporije. Propadanje je interakcija složenih tvari koje sadrže dušik s kisikom uz sudjelovanje mikroorganizama. Prisustvo vlage jedan je od faktora koji doprinose nastanku propadanja.

Kao rezultat kemijskih reakcija, iz proteina nastaju amonijak, hlapljive masne kiseline, ugljični dioksid, hidroksi kiseline, alkoholi, amini, skatol, indol, sumporovodik, merkaptani. Neki od spojeva koji sadrže dušik koji nastaju kao rezultat raspadanja su otrovni.

Ako se ponovo osvrnemo na našu listu znakova hemijske reakcije, mnoge od njih ćemo pronaći i u ovom slučaju. Konkretno, postoji početna tvar, reagens, produkti reakcije. Od karakterističnih osobina bilježimo oslobađanje topline, plinova (jakog mirisa), promjenu boje.

Za kruženje supstanci u prirodi, raspadanje je veoma važno: omogućava da se proteini mrtvih organizama prerađuju u jedinjenja pogodna za apsorpciju od strane biljaka. I krug počinje ispočetka.

Siguran sam da ste primijetili kako je lako disati ljeti nakon grmljavine. I zrak postaje posebno svjež i dobija karakterističan miris. Svaki put nakon ljetne grmljavine možete uočiti još jednu hemijsku pojavu uobičajenu u prirodi - formiranje ozona.

Ozon (O 3) u svom čistom obliku je plavi gas. U prirodi je najveća koncentracija ozona u gornjim slojevima atmosfere. Tamo on djeluje kao štit za našu planetu. Što ga štiti od sunčevog zračenja iz svemira i ne dozvoljava Zemlji da se ohladi, jer apsorbuje i njeno infracrveno zračenje.

U prirodi ozon uglavnom nastaje zbog zračenja zraka ultraljubičastim zracima Sunca (3O 2 + UV svjetlost → 2O 3). A takođe i sa električnim pražnjenjima munje tokom grmljavine.

U grmljavini, pod uticajem munje, deo molekula kiseonika se raspada na atome, spajaju se molekularni i atomski kiseonik i nastaje O 3.

Zato osjećamo posebnu svježinu nakon grmljavine, lakše dišemo, zrak djeluje prozirnije. Činjenica je da je ozon mnogo jači oksidant od kiseonika. I u maloj koncentraciji (kao nakon grmljavine) je siguran. Pa čak i korisno, jer razlaže štetne tvari u zraku. U stvari, dezinfikuje ga.

Međutim, u velikim dozama, ozon je vrlo opasan za ljude, životinje, pa čak i biljke, za njih je otrovan.

Inače, dezinfekciona svojstva ozona dobijenog u laboratoriju naširoko se koriste za ozoniziranje vode, zaštitu proizvoda od kvarenja, u medicini i kozmetologiji.

Naravno, ovo nije potpuna lista nevjerovatnih kemijskih pojava u prirodi koje život na planeti čine tako raznolikim i lijepim. Možete saznati više o njima ako pažljivo pogledate okolo i držite uši otvorene. Postoji mnogo nevjerovatnih fenomena koji samo čekaju da se zainteresujete za njih.

Hemijske pojave u svakodnevnom životu

Tu spadaju i oni koji se mogu uočiti u svakodnevnom životu modernog čovjeka. Neki od njih su prilično jednostavni i očigledni, svatko ih može promatrati u svojoj kuhinji: na primjer, kuhanje čaja. Listovi čaja zagrijani kipućom vodom mijenjaju svoja svojstva, zbog čega se mijenja i sastav vode: ona poprima drugu boju, okus i svojstva. Odnosno, dobija se nova supstanca.

Ako se u isti čaj ulije šećer, kao rezultat kemijske reakcije, dobit će se otopina koja će opet imati skup novih karakteristika. Pre svega, novo, slatko, ukusa.

Na primjeru kuhanja jakog (koncentriranog) čaja, možete samostalno provesti još jedan eksperiment: posvijetliti čaj kriškom limuna. Zbog kiselina koje sadrži limunov sok, tečnost će ponovo promeniti svoj sastav.

Koje još fenomene možete uočiti u svakodnevnom životu? Na primjer, hemijski fenomeni uključuju proces sagorevanje goriva u motoru.

Da pojednostavimo, reakcija sagorijevanja goriva u motoru može se opisati na sljedeći način: kisik + gorivo = voda + ugljični dioksid.

Generalno, u komori motora sa unutrašnjim sagorevanjem odvija se nekoliko reakcija u kojima su uključeni gorivo (ugljovodonici), vazduh i iskra za paljenje. Ili bolje rečeno, ne samo gorivo - mješavina goriva i zraka ugljikovodika, kisika, dušika. Prije paljenja smjesa se komprimira i zagrijava.

Izgaranje smjese događa se u djeliću sekunde, kao rezultat toga, veza između atoma vodika i ugljika je uništena. Zbog toga se oslobađa velika količina energije koja pokreće klip, a to - radilicu.

Nakon toga se atomi vodika i ugljika spajaju s atomima kisika, nastaju voda i ugljični dioksid.

U idealnom slučaju, reakcija potpunog sagorevanja goriva bi trebala izgledati ovako: C n H 2n+2 + (1,5n+0,5) O 2 = nCO 2 + (n+1) H 2 O. U stvarnosti, motori sa unutrašnjim sagorevanjem nisu toliko efikasni. Pretpostavimo da ako kiseonik nije dovoljan tokom reakcije, kao rezultat reakcije nastaje CO. A s većim nedostatkom kisika nastaje čađ (C).

Formiranje plaka na metalima kao rezultat oksidacije (rđa na željezu, patina na bakru, tamnjenje srebra) - također iz kategorije kemijskih pojava u domaćinstvu.

Uzmimo željezo kao primjer. Rđanje (oksidacija) nastaje pod uticajem vlage (vlažnost vazduha, direktan kontakt sa vodom). Rezultat ovog procesa je gvožđe hidroksid Fe 2 O 3 (tačnije, Fe 2 O 3 * H 2 O). Možete ga vidjeti kao labav, hrapav, narandžasti ili crvenkasto-smeđi premaz na površini metalnih proizvoda.

Drugi primjer je zeleni premaz (patina) na površini predmeta od bakra i bronze. Nastaje s vremenom pod utjecajem atmosferskog kisika i vlage: 2Cu + O 2 + H 2 O + CO 2 = Cu 2 CO 5 H 2 (ili CuCO 3 * Cu (OH) 2). Rezultirajući bazični bakreni karbonat se također nalazi u prirodi u obliku minerala malahita.

I još jedan primjer spore oksidativne reakcije metala u domaćim uvjetima je stvaranje tamne prevlake srebrnog sulfida Ag 2 S na površini srebrnih predmeta: nakita, pribora za jelo itd.

“Odgovornost” za njegovu pojavu snose čestice sumpora, koje su prisutne u obliku sumporovodika u zraku koji udišemo. Srebro također može potamniti u kontaktu sa hranom koja sadrži sumpor (na primjer, jaja). Reakcija izgleda ovako: 4Ag + 2H 2 S + O 2 = 2Ag 2 S + 2H 2 O.

Vratimo se u kuhinju. Ovdje možete razmotriti još nekoliko zanimljivih kemijskih fenomena: stvaranje kamenca u kotliću jedan od njih.

U domaćim uslovima ne postoji hemijski čista voda, u njoj su uvek rastvorene soli metala i druge supstance u različitim koncentracijama. Ako je voda zasićena solima kalcija i magnezija (hidrokarbonata), naziva se tvrda. Što je veća koncentracija soli, to je voda tvrđa.

Kada se takva voda zagrije, ove soli se razlažu na ugljični dioksid i nerastvorljivi talog (CaCO 3 imgCO 3). Ove čvrste naslage možete uočiti gledajući u čajnik (a također gledajući grijaće elemente mašina za pranje veša, mašina za pranje sudova i pegle).

Pored kalcijuma i magnezijuma (od kojih se formira karbonatni kamenac), u vodi je često prisutno i gvožđe. Tokom hemijskih reakcija hidrolize i oksidacije iz njega nastaju hidroksidi.

Usput, kada se spremate da se riješite kamenca u kotliću, možete uočiti još jedan primjer zabavne hemije u svakodnevnom životu: obično stono sirće i limunska kiselina dobro se slažu sa naslagama. Kuhalo se kuhalo s otopinom octa/limunske kiseline i vode, nakon čega kamenac nestaje.

A bez još jednog hemijskog fenomena, ne bi bilo ukusnih majčinih pita i lepinja: govorimo o soda za gašenje sa sirćetom.

Kada mama ugasi sodu u kašičici sirćetom, javlja se sljedeća reakcija: NaHCO 3 + CH 3 COOH=CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 . Ugljični dioksid koji nastaje ima tendenciju da napusti tijesto - i na taj način mijenja njegovu strukturu, čini ga poroznim i labavim.

Usput, možete reći svojoj majci da uopće nije potrebno gasiti sodu - ona će ionako reagirati kada tijesto uđe u pećnicu. Reakcija će, međutim, proći malo gore nego kada se soda ugasi. Ali na temperaturi od 60 stupnjeva (a po mogućnosti 200), soda se razlaže na natrijum karbonat, vodu i isti ugljični dioksid. Istina, ukus gotovih pita i lepinja može biti lošiji.

Lista hemijskih fenomena u domaćinstvu nije ništa manje impresivna od liste takvih pojava u prirodi. Zahvaljujući njima imamo puteve (izrada asfalta je hemijski fenomen), kuće (pečenje cigle), prelepe tkanine za odeću (farbanje). Ako razmislite o tome, postaje jasno koliko je nauka o hemiji višestruka i zanimljiva. I koliko se koristi može izvući iz razumijevanja njegovih zakona.

Među mnogim, mnogim fenomenima koje su izmislili priroda i čovjek, postoje posebni koje je teško opisati i objasniti. Oni također uključuju goruće vode. Kako to može biti, pitate se, jer voda ne gori, ona gasi vatru? Kako može da gori? I evo u čemu je stvar.

Gorenje vode je hemijski fenomen, pri čemu se u vodi s primjesom soli pod utjecajem radio valova prekidaju veze kisik-vodik. Rezultat su kiseonik i vodonik. I, naravno, ne gori sama voda, već vodonik.

Istovremeno, dostiže vrlo visoku temperaturu sagorevanja (više od hiljadu i pol stepeni), plus voda se ponovo formira tokom reakcije.

Ovaj fenomen već dugo zanima naučnike koji sanjaju da nauče kako da koriste vodu kao gorivo. Na primjer, za automobile. Za sada je ovo nešto iz domena fantazije, ali ko zna šta će naučnici vrlo brzo moći da izmisle. Jedna od glavnih prepreka je da kada voda sagorijeva, oslobađa se više energije nego što se troši na reakciju.

Inače, nešto slično se može uočiti i u prirodi. Prema jednoj teoriji, veliki pojedinačni valovi, koji se pojavljuju kao niotkuda, zapravo su rezultat eksplozije vodika. Elektroliza vode, koja dovodi do toga, provodi se zbog prodora električnih pražnjenja (munja) na površinu slane vode mora i oceana.

Ali ne samo u vodi, već i na kopnu, mogu se posmatrati neverovatne hemijske pojave. Da ste imali priliku da posetite neku prirodnu pećinu, sigurno biste mogli da vidite bizarne, prelepe prirodne „leđice“ koje vise sa plafona - stalaktiti. Kako i zašto se pojavljuju objašnjava još jedan zanimljiv hemijski fenomen.

Hemičar, gledajući u stalaktit, vidi, naravno, ne ledenicu, već kalcijum karbonat CaCO 3. Osnova za njegovo formiranje je kanalizacija, prirodni krečnjak, a sam stalaktit nastaje zbog taloženja kalcijum karbonata (rastanje prema dole) i adhezione sile atoma u kristalnoj rešetki (rast u širinu).

Usput, slične formacije mogu se uzdići od poda do stropa - zovu se stalagmiti. A ako se stalaktiti i stalagmiti spoje i spoje u čvrste stupove, dobiju ime stalagnati.

Zaključak

U svijetu se svakodnevno dešavaju mnoge nevjerovatne, lijepe, ali i opasne i zastrašujuće hemijske pojave. Od mnogih ljudi su naučili da imaju koristi: stvaraju građevinski materijal, kuhaju hranu, tjeraju vozila da putuju na velike udaljenosti i još mnogo toga.

Bez mnogih hemijskih fenomena postojanje života na Zemlji ne bi bilo moguće: bez ozonskog omotača ljudi, životinje, biljke ne bi opstale zbog ultraljubičastih zraka. Bez fotosinteze biljaka, životinje i ljudi ne bi imali šta da dišu, a bez hemijskih reakcija disanja ovo pitanje uopšte ne bi bilo relevantno.

Fermentacija omogućava kuhanje hrane, a sličan kemijski fenomen truljenja razlaže proteine ​​u jednostavnije spojeve i vraća ih u kruženje tvari u prirodi.

Hemijskim fenomenima se smatraju i formiranje oksida pri zagrevanju bakra, praćeno jakim sjajem, sagorevanjem magnezijuma, taljenjem šećera itd. I pronađite im korisnu upotrebu.

stranice, uz potpuno ili djelomično kopiranje materijala, obavezan je link na izvor.

Fizičke promjene nisu povezane s kemijskim reakcijama i stvaranjem novih proizvoda, poput topljenja leda. Takve transformacije su po pravilu reverzibilne. Osim primjera fizičkih pojava, u prirodi i svakodnevnom životu postoje i kemijske transformacije u kojima nastaju novi proizvodi. Takvi kemijski fenomeni (primjeri će biti razmotreni u članku) su nepovratni.

Hemijske promjene

Hemijska promjena se može smatrati svakim fenomenom koji omogućava naučnicima mjerenje hemijskih svojstava. Mnoge reakcije su također primjeri hemijskih fenomena. Iako nije uvijek lako reći da je došlo do kemijske promjene, postoje neki znakovi koji ukazuju na to. Šta su hemijski fenomeni? Navedimo primjere. To može biti promjena boje tvari, temperature, stvaranje mjehurića ili (u tekućinama) taloženje. Mogu se navesti sljedeći primjeri hemijskih pojava u životu:

1. Rđa na gvožđu.
2. Gori drva.
3. Metabolizam hrane u organizmu.
4. Mešanje kiseline i lužine.
5. Kuvanje jaja.
6. Varenje šećera amilazom u pljuvački.
7. Miješanje sode bikarbone i octa u pečenju za proizvodnju plina ugljičnog dioksida.
8. Pečenje pite.
9. Galvanizacija metala.
10. Baterije.
11. Eksplozija vatrometa.
12. Trule banane.
13. Formiranje proizvoda mliječne kiseline.

I ovo nije cela lista. Neke od ovih tačaka možete razmotriti detaljnije.

Vanjski oganj na drva

Vatra - ovo je također primjer hemijskog fenomena. Ovo je brza oksidacija materijala u egzotermnom hemijskom procesu sagorevanja, oslobađajući toplotu, svetlost i različite produkte reakcije. Vatra je vrela jer se slaba dvostruka veza u molekularnom kiseoniku O 2 pretvara u jače veze u produktima sagorevanja ugljen-dioksida i vode. Oslobađa se mnogo energije (418 kJ na 32 g O 2); energija vezivanja goriva ovde igra samo sporednu ulogu. U određenoj tački reakcije sagorevanja, koja se zove tačka paljenja, formira se plamen.

Ovo je vidljivi dio vatre, koji se uglavnom sastoji od ugljičnog dioksida, vodene pare, kisika i dušika. Ako je temperatura dovoljno visoka, plinovi se mogu ionizirati i formirati plazmu. Ovisno o tome koje su tvari zapaljene i koje nečistoće se dovode izvana, boja plamena i intenzitet vatre bit će različiti. Vatra u svom najčešćem obliku može izazvati požar koji može uzrokovati fizičku štetu kada se spali. Požar je važan proces koji utiče na ekološke sisteme širom sveta. Pozitivni efekti požara uključuju stimulaciju rasta i održavanje različitih ekoloških sistema.

Rust

Kao i vatra, proces hrđe je također oksidativni proces. Samo ne tako brzo. Rđa je željezni oksid, obično crveni oksid, nastao redoks reakcijom željeza i kisika u prisustvu vode ili zraka. Nekoliko oblika rđe razlikuju se vizualno i spektroskopski i formiraju se pod različitim okolnostima. Uz dovoljno vremena, kiseonika i vode, bilo koja masa gvožđa na kraju se potpuno pretvara u rđu i razlaže. Njegov površinski dio je ljuskav i labav, te ne štiti podložno željezo, za razliku od stvaranja patine na bakrenim površinama.

Primjer kemijskog fenomena, hrđanje je opći naziv za koroziju željeza i njegovih legura kao što je čelik. Mnogi drugi metali podliježu sličnoj koroziji, ali nastali oksidi se obično ne nazivaju hrđom. Drugi oblici ove reakcije postoje kao rezultat reakcije između željeza i klorida u okruženju bez kisika. Primjer je armatura koja se koristi u podvodnim betonskim stupovima, koja stvara zelenu rđu.

Kristalizacija

Drugi primjer hemijskog fenomena je rast kristala. Ovo je proces u kojem već postojeći kristal postaje veći kako se broj molekula ili jona povećava na njihovim pozicijama u kristalnoj rešetki. Kristal se definira kao atomi, molekuli ili ioni raspoređeni u uređenom, ponavljajućem uzorku, kristalnoj rešetki koja se proteže kroz sve tri prostorne dimenzije. Dakle, rast kristala se razlikuje od rasta kaplje tekućine po tome što tokom rasta molekuli ili ioni moraju pasti u ispravne položaje rešetke da bi uređeni kristal rastao.

Kada molekuli ili ioni padnu u položaj različit od položaja u idealnoj kristalnoj rešetki, formiraju se kristalni defekti. U pravilu, molekuli ili ioni u kristalnoj rešetki su zarobljeni u smislu da se ne mogu pomjeriti sa svojih pozicija, pa je stoga rast kristala često nepovratan, jer kada molekuli ili ioni sjednu na svoje mjesto u rastućoj rešetki, oni su fiksiran u njemu. Kristalizacija je uobičajen proces i u industriji i u prirodnom svijetu, a kristalizacija se općenito podrazumijeva da se sastoji od dva procesa. Ako kristal ranije nije postojao, tada se mora stvoriti jezgra novog kristala, a zatim mora proći rast.

Hemijsko porijeklo života

Hemijsko porijeklo života odnosi se na uslove koji su mogli postojati i stoga doprinijeli pojavi prvih dupliciranih oblika života.

Glavni primjer hemijskih pojava u prirodi je sam život. Vjeruje se da kombinacija fizičkih i kemijskih reakcija može dovesti do pojave prvih molekula, koji su, reproducirajući, doveli do pojave života na planeti.

Savladavanjem ove teme, moći ćete:

Razumeti suštinu fizičkih i hemijskih pojava, razlikovati ih;

Navedite primjere hemijskih pojava koje se javljaju u prirodi i svakodnevnom životu;

Posmatrajte tok hemijskih reakcija prema određenim znacima;

Samostalno provoditi laboratorijske eksperimente, karakterizirati njihov tok, opisati zapažanja, izvući zaključke;

Formirati vještine i steći iskustvo u eksperimentalnom proučavanju tvari i njihovih svojstava.

Zapamtite iz toka prirodne istorije ono što se naziva fenomenima. Navedite grupe pojava koje su vam poznate.

Fizičke i hemijske pojave (transformacije). Svijet oko nas se stalno mijenja. Kao što već znate, oni se nazivaju fenomeni.

Proučavanje teme “Svijet pojava u kojima čovjek živi” u toku prirodne istorije dalo vam je priliku da se bolje upoznate sa fizičkim pojavama - mehaničkim, zvučnim, toplotnim, svjetlosnim (sl. 46), magnetnim i električnim i nekim njihovih karakteristika.

Navedite primjere gore navedenih fizičkih pojava. Razmislite i dajte odgovor na pitanje: tokom ovih pojava dolazi do uništavanja jednih supstanci i stvaranja drugih?

Očigledno ne. Dakle, pojava mraza na drveću u vlažnoj, hladnoj sezoni, smanjenje sadržaja vode u rezervoarima u vremenu bez kiše i padavine su pojave povezane s promjenom stanja agregacije vode zbog promjena temperaturnih uslova u priroda.

Rice. 46. ​​Munja

Je li moguće promatrati takve promjene s transformacijom vode u svakodnevnom životu? Kako ih implementirati?

Već znate da su mraz, vodena para, voda jedna te ista tvar, čiji sastav molekula odgovara hemijskoj formuli H 2 O.

Na sobnoj temperaturi, jod je čvrsta, kristalna, tamnoljubičasta supstanca sa slabim sjajem. U slučaju zagrijavanja, kristali joda se odmah pretvaraju u paru duboke ljubičaste boje, a kada se ohladi, para ponovo kristalizira (zaobilazeći tekuće stanje). Ove transformacije također nisu povezane s promjenom sastava tvari: i u čvrstom i u plinovitom stupnju, molekul joda se sastoji od dva atoma, što odgovara formuli I 2.

Imenujte komade stakla koje poznajete iz svakodnevnog života.

Proizvodnja staklenih proizvoda zasniva se na davanju različitih oblika. Sastav stakla ostaje nepromijenjen. Sposobnost određenih tvari da se šire ili skupljaju s promjenama temperature također je fizička promjena.

Zapamtite koji su znakovi manifestacija fizičkih svojstava tvari.

Dakle, fizička svojstva, zahvaljujući kojima možemo promatrati fizičke pojave, uključuju: promjenu oblika, boje, mirisa, okusa, sjaja, gustine, električne i toplotne provodljivosti, tačke topljenja i ključanja, plastičnost i slično. Njihovo prisustvo ne menja sastav supstance.

Međutim, hemija proučava hemijske pojave tokom kojih se neke supstance uništavaju, a druge formiraju. Na primjer, pojava koja vam je poznata iz svakodnevnog života je sagorijevanje prirodnog plina, koji se sastoji uglavnom od molekula organske tvari metana CH 4 (Sl. 47). Ovaj proces se odvija u prisustvu gasa kiseonika.

Eksperimentalno istražujemo šta nastaje kao rezultat sagorevanja metana. Provest ćemo demonstracioni eksperiment i izvršiti sljedeće korake.

1. Držite hladan predmet na plamenu nekoliko sekundi. Na njemu se kondenzuju kapljice vode. To znači da se pri sagorevanju metana formira vodena para (Sl. 48).

Rice. 47. Sagorevanje prirodnog gasa

Rice. 48. Formiranje vode

2. Natopiti epruvetu krečnom vodom (rastvor kreča u vodi) i ponovo je držati neko vrijeme nad plamenom zapaljivog metana. Zidovi epruvete brzo postaju zamućeni. To je znak prisustva ugljičnog dioksida u produktima sagorijevanja.

Dakle, kao rezultat interakcije metana s kisikom, nastale su dvije tvari: voda i ugljični dioksid. Drugim riječima, uništeni su molekuli metana i kisika te nastali molekuli vode i ugljičnog dioksida (Sl. 49).

Rice. 49. Šema transformacija pri sagorevanju metana:

a je molekul metana; b - dva molekula kiseonika; c - atom ugljika; d - četiri atoma vodonika; G - četiri atoma kiseonika; e - molekula ugljičnog dioksida; c - dva molekula vode

Kada se željezni prah zagrije sa sumporom, nastaje složena kristalna supstanca - ferum (II) sulfid, koji pokazuje potpuno drugačija svojstva od izvornih tvari (Sl. 50).

Rice. 50. Šema stvaranja ferum(II) sulfida: a - sumpor; 6 - gvožđe; c - ferum(II) sulfid

Transformacije, u kojima dolazi do uništavanja nekih supstanci i stvaranja drugih, nazivaju se hemijskim fenomenom ili hemijskim reakcijama.

Za potrebe gradnje koristi se vapno (hemijski naziv je kalcijum hidroksid, formula je Ca (OH) 2. Za njegovo dobijanje potrebno je izvršiti dve reakcije: 1) razlaganje krečnjaka CaCO 3 (kalcijum karbonat) da bi se dobio živo kreč CaO (kalcijum oksid) i 2 ) kombinacija kalcijum oksida sa vodom (kako kažu, "gasi vapno").

Dakle, vidimo da u toku hemijskih reakcija uvek postoje supstance koje ulaze u reakciju, i supstance koje nastaju nakon reakcije.

Tvari koje ulaze u reakciju nazivaju se početne tvari ili reagensi, a one tvari koje nastaju nakon reakcije nazivaju se produkti ili finalne tvari.

U dvije gore opisane reakcije, koje su od velike praktične važnosti za čovjeka, početne tvari su bile: kalcijev karbonat - u prvoj, kalcijev oksid i voda - u drugoj. Produkti reakcije su kalcijev oksid i ugljični dioksid u prvom, kalcijum hidroksid u drugom. Poznavajući hemijske formule polaznih supstanci i proizvoda, tok reakcije može se prikazati dijagramima:

(2)

Strelica nagore znači evoluciju gasa.

Da li mislite da se fizičke pojave i hemijske reakcije dešavaju istovremeno ili da su međusobno povezane?

Pojave koje prate hemijske reakcije. Nauka je dokazala da je svaka hemijska reakcija praćena jednom ili više spoljašnjih manifestacija. Ovo omogućava izvođenje zaključaka o toku reakcija. Razmotrimo glavne uz pomoć demonstracionih eksperimenata.

Promjena boje tvari

Iskustvo 1. Za detekciju alkalnih rastvora koristi se indikator fenolftalein - supstanca koja menja boju u alkalnoj sredini. Ako se otopini natrijum hidroksida doda otopini fenolftaleina, potonji će promijeniti svoju boju u grimiznu. Dodavanjem hlorovodonične kiseline ovoj mešavini uočite promenu boje. To znači da kiselina neutralizira alkalije. Tok reakcije interakcije alkalija sa kiselinom može se zapisati na sljedeći način:

NaOH + Hcl → NaCl + H 2 O (3)

Fenolftalein je bio indikator za otkrivanje napredovanja reakcije.

Iskustvo 2. Promjena boje se opaža kada se bakarna ploča kalcinira u plamenu (Sl. 51). Bakar, koji obično ima crvenu boju, prekriven je crnim premazom. Ovaj plak je novoformirana supstanca cuprum(II) oksid CuO. Shema reakcije će izgledati ovako:

Slika 51. Pečenje bakarne ploče

(4)

Taloženje ili otapanje

Eksperiment 3. Sipajte rastvor ferum(III) hlorida u čašu. Ovaj rastvor je žute boje. Dodajte nekoliko kapi rastvora natrijum hidroksida (alkalije). Istovremeno ćemo posmatrati dva fenomena - sadržaj stakla postaje smeđi (dakle, boja se promenila), a zatim se supstanca boraksa taloži na dno - formira se talog (Sl. 52). Boraks je novoformirani ferum(III) hidroksid. Shema reakcije:

(5)

Strelica nadole označava precipitaciju tokom reakcije.

Slika 52. Taloženje ferum(III) hidroksida

Iskustvo 4. Ako dođe do svježeg taloga ferum (III) hidroksida hlorovodonične kiseline, tada se talog otapa sa stvaranjem u vodi rastvorljive žute supstance - ferum (III) hlorida:

(6)

Koji će se drugi znak pojaviti tokom rastvaranja taloga?

Evolucija gasa

Neke hemijske transformacije su praćene stvaranjem (oslobađanjem) gasa.

Eksperiment 5. U epruvetu u koju je stavljena cink ploča, dol'mo hloridna kiselina. Prvo se na ploči formiraju mali mjehurići (Sl. 53), koji se nakon toga odvajaju od površine cinka i ističu. Ovo je gas vodonik. Shema reakcije:

Zn + HCl → ZnCl 2 + H 2 (7)

Da biste bili sigurni da se tokom reakcije oslobađa vodonik, pažljivo zapalite plin. Pali se na vazduhu i gori plavim plamenom. Događa se sljedeća reakcija:

H 2 + O 2 → H 2 O (8)

Slika 53. Formiranje vodoničnih mjehurića na cink ploči

Emisija toplote i svetlosti

Takve reakcije poznate su čovječanstvu još od vremena njihove upotrebe. To je sagorijevanje drva i drugih goriva. Oni su dali poticaj korištenju grijanja prostora, izradi baklji za osvjetljavanje prostorija, ulica i slično.

Zapamtite i navedite koje tvari poznajete koje ulaze u reakcije sagorijevanja.

Iskustvo 6. Zapalimo šibicu ili suhu baklju i posmatramo šta se dešava.

Sami objasnite kojim pojavama je praćena ova reakcija.

Najjednostavnija shema reakcije sagorijevanja je izgaranje ugljika:

C + O 2 → CO 2 (9)

Toplota i svjetlost se oslobađaju ne samo pri sagorijevanju jednostavnih tvari ugljika, fosfora, magnezija, već i složenih. Na primjer, prirodni plin, alkohol.

Apsorpcija toplote

Ovu pojavu prate sve reakcije koje nastaju pri zagrijavanju (reakcija bakra s kisikom). Dobar primjer apsorpcije topline iz okoline je otapanje amonijum hlorida NH 4 Cl u vodi.

Iskustvo 7. Stavimo čašu sa amonijum hloridom na mokru podlogu i čašu vode, miješajući sadržaj staklenom šipkom. Tokom rastvaranja, amonijum hlorid apsorbuje toliko toplote da se staklo smrzava do postolja (Sl. 54).

Slika 54. Otapanje amonijum hlorida u vodi

Pojava mirisa

Ovo više je povezano sa stvaranjem mirisnih jedinjenja. Na primjer, pojava neobičnog mirisa svježine nakon grmljavine objašnjava se stvaranjem molekula O 3 ozona u zraku. Reakcija se sastoji u prestrojavanju molekula kiseonika u molekule ozona na visokim temperaturama tokom električnih pražnjenja. Shematski, reakcija se može napisati na sljedeći način:

O 2 → O 3 (10)

Eksperiment 8 (izveden pod napetosti). Na dno epruvete sipajte suvu so - amonijum hlorid i u nju dodajte rastvor natrijum hidroksida zapremine 2-3 ml. Ima li promjena? Koji događaji prate reakciju?

S obzirom na navedeno, dolazimo do zaključka da su hemijske transformacije praćene određenim pojavama; omogućavaju promatranje vanjskih manifestacija toka kemijskih reakcija.

Laboratorijsko iskustvo 3

Izvođenje hemijskih reakcija

Zadatak 1. Zapalite šibicu, a zatim upalite špiritus. Šta gledaš?

Zadatak 2. Stavite mali komad krede u epruvetu. Dodajte sirće tako da prekrije kredu. Objasnite svoja zapažanja.

Zadatak 3. Plavi rastvor bakrovog (II) sulfata sipajte u epruvetu zapremine 1,5-2 ml. Dodati rastvor natrijum hidroksida. Šta gledaš? Da li ste mislili da je došlo do hemijske reakcije?

Zadatak 4. Precipitatu koji je nastao u prethodnom eksperimentu dodati hlorovodoničnu kiselinu. Objasnite zapažanja. Opravdajte ih.

Sumirajte svoje znanje o hemijskim reakcijama.

Metode istraživanja u hemiji. U § 4 ste se djelimično upoznali sa metodama istraživanja. Hemija kao eksperimentalna nauka u svojim istraživanjima naširoko koristi metodu posmatranja i eksperimenta, koji se međusobno ne isključuju, ali se često nadopunjuju. Hajde da proširimo ove informacije.

Zapažanja se u nauci smatraju svrsishodnim, posebno organiziranim opažanjem predmeta i pojava, zbog zadatka aktivnosti. Posebnost ove metode leži u činjenici da se oslanja na rad osjetila i jedan je od načina za dopunu znanja iz vanjskog svijeta. Izučavajući hemiju, već ste vidjeli da se metoda posmatranja koristi kada nastavnik demonstrira predmete i pojave, modele, dijagrame, dijagrame, tabele, kao i laboratorijske eksperimente i praktičan rad. Spoljašnje manifestacije koje prate hemijske reakcije uglavnom se otkrivaju posmatranjem.

Međutim, postoje razlike između posmatranja i eksperimenta. Ne mogu se sve prirodne pojave posmatrati u prostoru i vremenu. Ako je predmet koji se proučava neuočljiv, kreira se njegov model. Ova metoda se zove modeliranje.

Prilikom izvođenja eksperimenata, naučnici otkrivaju i uspostavljaju određene obrasce.

Zapamtite ponovljivost svojstava elemenata u periodnom sistemu.

Na osnovu utvrđenih obrazaca formulišu se zakoni nauke koji se iznose u verbalnom ili matematičkom izrazu. Kako bi provjerili ispravnost zakona, naučnici iznose određene pretpostavke (hipoteze), koje zauzvrat služe za stvaranje teorija. Teorija kombinuje eksperimente, zapažanja i uz njihovu pomoć dobijene činjenice. Takođe može postati osnova za predviđanje pojava koje nauci još nisu poznate.

Stoga, posmatrajući demonstracije nastavnika ili obavljajući istraživački rad tokom laboratorijskih eksperimenata i praktičnog rada, pokušajte što pažljivije posmatrati, povezati uočene pojave sa teorijskim zaključcima i formirati vlastitu naučnu viziju i tumačenje svih procesa. Ovakav pristup proučavanju hemije postavlja pred vas mnoga pitanja na koja ćete sami moći da pronađete odgovore. Gdje će vam otvoriti priliku da budete sigurni u svoja uvjerenja i uvjerite druge u njih.

REZIME NAUČENOG

Hemijski fenomeni su pojave tokom kojih se neke supstance uništavaju, a druge stvaraju. Hemijske pojave se nazivaju hemijske reakcije.

Hemijske pojave prate određene vanjske manifestacije, prema kojima se donose zaključci o toku reakcija. To su: promjena boje, padavine, evolucija plina, miris, toplina i evolucija svjetlosti.

Supstance koje ulaze u hemijske reakcije nazivaju se početnim ili reagensima, a one koje nastaju tokom reakcije nazivaju se produkti ili finalne supstance.

Proučavanje supstanci i pojava vrši se uz pomoć metoda posmatranja, modeliranja i eksperimenta, na osnovu kojih se formiraju zakoni i teorije odgovarajuće nauke.

ZADACI ZA KONTROLU ZNANJA

1. Navedite primjere: a) fizički; b) hemijske pojave koje se javljaju u prirodi i one koje ste posmatrali u laboratoriji.

2. Navedite pojave koje prate hemijske transformacije.

3. Unesite riječi koje nedostaju da dovršite izraz. Supstance koje ulaze u reakciju nazivaju se .... Produkti reakcije nazivaju se ... koji nastaju ... reakcije.

Hemijske transformacije su...

4. Razvrstajte pojave na fizičke i hemijske: paljenje svijeće, pravljenje raznih proizvoda od polietilena, crnjenje bakarne ploče pri zagrijavanju, stvaranje neugodnog mirisa zbog pokvarenih jaja, isparavanje otopine soli, gorenje magnezija, pojava kapljica vode na prozorima, kiselo mleko, odvajanje mešavine praha gvožđa i magneta sumpora, pojava rose ujutru.

5. U shemama označiti početne tvari i produkte reakcije. Pročitajte dijagrame.

a) CO + O 2 -> CO 2 b) Cu + O 2 -> CuO

c) Fe + O 2 -> Fe 3 O 4 d) Hg + S → HgS

6. Koje se spoljašnje promene primećuju prilikom ovakvih transformacija: a) fermentacija soka od jabuke; b) topljenje šećera;

c) hrđanje proizvoda od željeza; d) gorenje krompira tokom prženja?

7. Analizirajte kako je vaše znanje o fenomenima raslo i kakve veze postoje između njih.

8. Opišite metode istraživanja u hemiji.

9. Objasnite koje druge prirodne nauke koriste metode istraživanja koje su vam poznate.

ISTRAŽITE KUĆE

Na dno tri čaše stavite 1/4 kašičice sode bikarbone i dodajte redom: u prvu - sok od kiselog kupusa, u drugu - limunov sok ili rastvor limunske kiseline, u treću - kefir. Šta gledaš? Objasnite uočene pojave.

Razmisli, odgovori, uradi...

Uslovi za nastanak i tok hemijskih reakcija

1. Mljevenje i miješanje tvari:

a) da bi hemijska reakcija započela, ponekad je dovoljan kontakt reaktanata (na primer, interakcija gvožđa sa vlažnim vazduhom);

b) što su tvari više usitnjene, što je veća površina njihovog međusobnog dodira, to je reakcija među njima brža (npr. grudvica šećera se teško zapali, a fino mljeveni i atomizirani šećer u zraku trenutno gori, sa eksplozijom);

c) olakšava odvijanje hemijskih reakcija između supstanci, njihovo prethodno otapanje.

2. Zagrijavanje tvari do određene temperature. Zagrijavanje na različite načine utiče na nastanak i tok hemijskih reakcija:

a) u nekim slučajevima je potrebno zagrijavanje samo da bi se reakcija odigrala, a zatim reakcija teče sama (na primjer, sagorijevanje drva i drugih zapaljivih tvari);

b) za ostale reakcije potrebno je kontinuirano zagrijavanje, zagrijavanje prestaje - zaustavlja se i kemijska reakcija (npr. razgradnja šećera).

1. Ne odnosi se na fizičke pojave

1) ledena voda

2) topljenje aluminijuma

3) sagorevanje benzina

4) isparavanje vode

2. Ne odnosi se na hemijske pojave

1) rđanje gvožđa

2) sagorevanje hrane

3) sagorevanje benzina

4) isparavanje vode