Проект 3 химические явления в быту. Примеры химических и физических явлений в природе

29.09.2019

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Запорожская общеобразовательная школа І-ІІІ ступеней № 90

Химические явления в повседневной жизни и быту

Ученик 7-А класса

Дмитрий Балуев

Введение

химический реакция топливо окисление

Окружающий 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.

Наверняка, 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. Но даже если ваша мама не любит серебро, а в походы вы 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.

Итак, самые распространение примеры химических явлений в жизни и быту:

ржавление гвоздя

сгорание топлива

выпадение осадка

брожение виноградного сока

гниение бумаги

синтез духов

потемнение серебряной сережки

появление зеленого налета на бронзе

образование накипи в котлах

гашение соды уксусом

протухание мяса

горение бумаги

Хотите подробностей? 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 физическое явление.

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 (реакция химическая). 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.

О том, происходят ли химические 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 уравнения (уравнения 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.

Но давайте разберем еще несколько примеров. Ведь все мы понимаем, что химия происходит не только в пробирках в школьной лаборатории.

1. 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, как пример с завариванием чая.

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: CnH2n+2 + (1,5n+0,5)O2 = nCO2 + (n+1)H2O. 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 Fe2O3 (точнее, Fe2O3 * H2O). 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 + O2 + H2O + CO2 = Cu2CO5H2 (или CuCO3 * 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 Ag2S 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 + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O.

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 (СаСО3 иMgСО3). 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: NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + H2O + CO2. 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.

2. Интересные химические явления

Хотелось бы добавить немного интересностей. 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 СаСО3. 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.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Проблема гибели людей при пожарах – предмет особого беспокойства. Определение пожарной безопасности, основные функции системы ее обеспечения. Причины и источники пожаров на производстве. Пожарная безопасность в быту. Мероприятия по пожарной профилактике.

реферат , добавлен 16.02.2009

Причины пожаров в быту и основные правила пожарной безопасности. Правила обращения с газом и газовыми приборами. Курение в постели - одна из основных причин пожаров в квартирах. Меры тушения пожара, эвакуации людей и имущества до прибытия пожарной части.

реферат , добавлен 24.01.2011

Сущность психической, физической и социальной безопасности ребенка. Правила безопасного поведения детей в быту, дорожного движения пешехода и пассажира транспортного средства. Методы формирования осторожного отношения к потенциально опасным ситуациям.

курсовая работа , добавлен 24.10.2014

Понятие социально-опасных явлений и причины их возникновения. Бедность как результат снижения уровня жизни. Голод как следствие нехватки продовольствия. Криминализация общества и социальная катастрофа. Способы защиты от социально-опасных явлений.

контрольная работа , добавлен 05.02.2013

Рассмотрение особенностей развития пожаров, начинающихся со стадии тлеющего горения. Основные признаки возникновения огня от маломощного источника зажигания. Изучение версии о возникновении пожара в результате протекания процессов самовозгорания.

презентация , добавлен 26.09.2014

Электротравматизм на производстве и в быту. Воздействие электрического тока на организм человека. Электротравма. Условия поражения электрическим током. Технические способы и средства электробезопасности. Оптимизация защиты в распределительных сетях.

реферат , добавлен 04.01.2009

Причины и возможные последствия пожаров. Основные поражающие факторы: горение, возгорание, воспламенение. Методы тушения пожаров. Классификация средств и характеристика огнегасительных веществ. Основные меры пожарной безопасности в быту и первая помощь.

реферат , добавлен 04.04.2009

Определение понятия и видов опасных гидрологических явлений. Ознакомление с историей самых страшных наводнений. Описание разрушительного действия цунами. Причины и последствия лимнологической катастрофы. Механизм образования и мощность потоков сели.

презентация , добавлен 22.10.2015

Причины возникновения, степени и основные признаки химических ожогов. Особенности химических ожогов глаз, пищевода и желудка. Правила работы с кислотами и щелочами. Первая помощь при получении химического ожога. Меры предупреждения химических ожогов.

контрольная работа , добавлен 14.05.2015

Виды бытовых происшествий со смертельным исходом, причины их возникновения. Отравление чистящими и моющими средствами, первая помощь. Предупреждение пищевого отравления. Утечка газа в квартире. Едкие вещества, кипящие жидкости. Меры предупреждения ожогов.

2014-06-04

Ознакомление со смесями и физическими явлениями позволило вам сделать вывод, что и в смесях при выполнении физических явлений состав веществ остается неизменным, а компоненты смесей сохраняют свои свойства. Так, во время плавления льда, кипения и замерзания воды ее молекулы сохраняются.

Химические явления. Химические явления в корне отличаются от физических. К началу химического явления существуют одни вещества, после него они превращаются в другие.

Химические явления — это изменения, в результате которых одни вещества превращаются в другие. их еще называют химическими реакциями.

Чтобы убедиться, произошло химическое явление, надо обнаружить образование новых веществ. Проще всего это сделать, когда наше зрение фиксирует признаки химического явления: выделение газа, образование осадка, изменение цвета, появление света и тепла. В изображенных на рис. 39 (см. с. 64) примерах химических явлений присутствуют эти признаки.

К признакам химических явлений относится и появление запаха. Достаточно летом подержать мясные продукты несколько дней и даже часов в холодильнике, как

Наведите доказательства того, что в смесях их компоненты сохраняют свойства.

О том, что произошло химическое явление, свидетельствовать появление неприятного запаха.

Признаками химических явлений является выделение газа, образование осадка, изменение цвета, появление запаха, света и тепла.

Гниение как естественное химическое явление. Задумывались ли вы над тем, почему в густом лесу мы не «тонем» в опал ом письме и куда в природе исчезают опавшие ветви деревьев, плоды, засохла трава? Действительно, есть над чем задуматься и поучиться у природы, чтобы не иметь мороки с мусором.

Оказывается, что при благоприятных условиях отмершие остатки растений и животных перегнивают. Гниением называется естественное химическое явление, во время которого органические вещества, преимущественно белки, превращаются в другие органические, а также неорганические вещества. Вследствие этого почва обогащается питательными веществами (перегноем, или гумусом). Гниению способствуют влажность, бактерии, ограниченный доступ воздуха. Признаком этого природного химического явления является выделение тепла.

Вследствие гниения образуются простые вещества, они попадают в почву, воду, воздух и снова поглощаются растениями и участвуют в образовании новых органических веществ.

Благодаря гниению не накапливаются отмершие остатки организмов, а почва обогащается перегноем.

Это важно в природе химическое явление в быту лини не всегда желательно, так как через него продукты питания становятся непригодными к употреблению. Способами, препятствующими гниению органических веществ пищи, является консервирования, варки, соления, замораживания.

В природе происходит множество химических явлений.

Так в растениях с углекислого газа и воды образуются органические вещества и необходимый для жизни кислород. Благодаря химическим явлениям организм животных и человека получает все необходимые для роста и развития вещества.

копилка знаний

Химические явления люди научились осуществлять в лабораториях и на заводах. Насколько это важно сейчас, вы убеждаетесь постоянно. Прежде всего следует назвать производство металлов, каучука и резины, пластмасс, покрытий для крыш и полов, цемента, удобрений для растений, пищевых добавок для животных. Каждое из этих производств человек осваивал в разные времена. Изучая историю, вы узнаете о бронзовый и железный века. Названия подтверждают важность освоенных людной химических явлений, благодаря которым ей удалось заменить каменный копье, деревянную борону металлическими орудиями.

Ручаюсь, вы не раз замечали что-нибудь вроде того, как мамино серебряное кольцо со временем темнеет. Или как ржавеет гвоздь. Или как сгорают в золы деревянные поленья. Ну а если мама не любит серебро, а в походы вы не никогда не ходили, и как заваривается чайный пакетик в чашке видели точно.

Что общего у всех этих примеров? А то, что все они относятся к химическим явлений.

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, заваривания 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 прочной (концентрированной) чайной заварки можете самостоятельно провести и еще один опыт: осветлить чай с помощью дольки лимона. Через кислоту, содержащиеся в лимонном соке, жидкость еще раз изменит свой состав.

Еще явления можно наблюдать в быту? Например, к химическим явлениям относится процесс сгорания топлива в двигателе.

Сгорания 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: CnH2n + 2 + (1,5n + 0,5) O2 = nCO2 + (n + 1) H2O. В реальности же двигатели внутреннего сгорания не столь эффективны. Допустим, если кислорода при реакции не хватает незначительно, в результате реакции образуется СО. А при большей нехватки 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. Ржавления (окисления) происходит под воздействием влаги (влажность воздуха, прямой контакт с водой). Результатом этого процесса становится гидроксид железа Fe2O3 (точнее, Fe2O3 * H2O). 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 + O2 + H2O + CO2 = Cu2CO5H2 (или CuCO3 * Cu (OH) 2). Полученный в результате основной карбонат меди встречается и в природе - в виде минерала малахита.

«Ответственность» за его возникновения несут частицы серы, которые в виде сероводорода присутствуют в воздухе, которым мы с вами дышим. Потемнеть серебро может и при контакте с сирковмистнимы пищевыми продуктами (яйцами, например). Реакция же выглядит так: 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O.

Вернемся на кухню. Здесь можно рассмотреть еще несколько интересных химических явлений: образование накипи в чайнике одно из них.

В бытовых условиях нет химически чистой воды, в ней всегда в разной концентрации растворенные 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 (СаСО3 и MgСО3). 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 следует карбонатный накипь), в воде также часто присутствует железо. В ходе химических реакций гидролиза и окисления с него образуются гидроксиды.

Кстати, собравшись избавиться от накипи в чайнике, можно наблюдать еще один пример интересной 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 вкусных маминых пирогов и булочек: речь о гашения соды уксусом.

Кстати, можете рассказать маме, что гасить соду совсем не обязательно - она и так прореагирует, когда тесто попадет в духовку. Реакция, правда, будет проходить немного хуже, чем при тушении 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 (покраска). Если задуматься об этом, становится четко понятно, насколько многогранна и интересна наука химия. И сколько пользы можно извлечь из того ее законов.

Часто от многих людей, которые обсуждают тот или иной процесс, можно услышать слова: "Это физика!" или Действительно, практически все явления в природе, в быту и в космосе, с которыми встречается человек в течение своей жизни, можно отнести к одной из этих наук. Интересно разобраться, чем физические явления отличаются от химических.

Наука физика

Прежде чем отвечать на вопрос, чем физические явления отличаются от химических, необходимо разобраться, какие объекты и процессы исследует каждая из этих наук. Начнем с физики.

С древнегреческого языка слово "fisis" переводится, как "природа". То есть, физика - это наука о природе, которая изучает свойства объектов, их поведение в различных условиях, преобразования между их состояниями. Цель физики заключается в определении законов, которые регулируют происходящие природные процессы. Для этой науки не важно, из чего состоит изучаемый объект, и каков его химический состав, для нее важно лишь, как будет себя вести объект, если воздействовать на него теплом, механической силой, давлением и так далее.

Физика делится на ряд разделов, которые изучают определенный более узкий круг явлений, например, оптика, механика, термодинамика, атомная физика и так далее. Кроме того, многие самостоятельные науки зависят полностью от физики, например, астрономия или геология.

В отличие от физики, химия является наукой, изучающей структуру, состав и свойства материи, а также ее изменение в результате химических реакций. То есть, объектом изучения химии является химический состав и его изменение в ходе определенного процесса.

Химия, как и физика, имеет множество разделов, каждый из которых изучает определенный класс химических веществ, например, органическая и неорганическая, био- и электрохимия. На достижения этой науки опираются исследования в медицине, биологии, геологии и даже астрономии.

Интересно отметить, что химия, как наука, не признавалась древнегреческими философами из-за ее ориентированности на эксперимент, а также из-за псевдонаучных знаний, которые ее окружали (напомним, что современная химия "родилась" из алхимии). Только с эпохи Возрождения и во многом благодаря работам английского химика, физика и философа Роберта Бойля химию стали воспринимать как полноценную науку.

Примеры физических явлений

Можно привести огромное число примеров, которые подчиняются физическим законам. Например, каждый школьник знает уже в 5 классе физическое явление - движение автомобиля по дороге. При этом не важно, из чего состоит этот автомобиль, откуда он берет энергию, чтобы двигаться, важно лишь то, что он перемещается в пространстве (по дороге) вдоль некоторой траектории с определенной скоростью. Более того, процессы разгона и торможения автомобиля также являются физическими. Движением автомобиля и других твердых тел занимается раздел физики "Механика".

Еще один всем известный - таяние льда. Лед, будучи твердым состоянием воды, при атмосферном давлении может сколь угодно долго существовать при температурах ниже 0 o C, но, если температуру окружающей среды увеличить хотя бы на долю градуса, либо, если льду непосредственно передать тепло, например, взяв его в руку, то он начнет таять. Этот процесс, который идет с поглощением тепла и изменением агрегатного состояния материи, является исключительно физическим явлением.

Другими примерами физических явлений являются плавание тел в жидкостях, вращение планет по своим орбитам, электромагнитное излучение тел, преломление света при переходе через границу двух разных прозрачных сред, полет снаряда, растворение сахара в воде и другие.

Примеры химических явлений

Как было сказано выше, любые процессы, которые происходят с изменением химического состава тел, принимающих в них участие, изучаются химией. Если возвращаться к примеру с автомобилем, то можно сказать, что процесс сжигания топлива в его двигателе является ярким примером химического явления, поскольку в результате него углеводороды, взаимодействуя с кислородом, приводят к образованию совершенно других основными из которых являются вода и углекислый газ.

К еще одному из ярких примеров рассматриваемого класса явлений относится процесс фотосинтеза в зеленых растениях. Изначально они располагают водой, углекислым газом и солнечным светом, после же завершения фотосинтеза исходных реагентов уже нет, а на их месте образуются глюкоза и кислород.

В общем случае можно говорить, что любой живой организм представляет собой настоящий химический реактор, поскольку в нем происходят огромное количество преобразовательных процессов, например, распад аминокислот и образование из них новых протеинов, перевод углеводородов в энергию для мышечных волокон, процесс дыхания человека, при котором гемоглобин связывает кислород, и многие другие.

Одним из удивительных примеров химических явлений в природе признано холодное свечение светлячков, которое является результатом окисления специального вещества - люциферина.

В технической сфере примером является изготовление красителей для одежды и продуктов питания.

Отличия

Чем физические явления отличаются от химических? Ответ на этот вопрос можно понять, если проанализировать приведенную выше информацию об объектах изучения физики и химии. Основным отличием между ними является изменение химического состава рассматриваемого объекта, наличие которого свидетельствует о преобразованиях в нем, в случае же неизменных химических свойствах тела говорят о физическом явлении. Важно не путать перемену в химическом составе и изменение структуры, под которой понимается пространственное расположение атомов и молекул, образующих тела.

Обратимость физических и необратимость химических явлений

В некоторых источниках, при ответе на вопрос, чем физические явления отличаются от химических, можно встретить информацию о том, что физические явления являются обратимыми, а химические - нет, однако, это не совсем верно.

Направление любого процесса можно определить, используя законы термодинамики. Эти законы говорят, что всякий процесс может идти самопроизвольно только в случае уменьшения его энергии Гиббса (уменьшении внутренней энергии и увеличении энтропии). Однако, этот процесс всегда можно обратить вспять, если использовать внешний источник энергии. Для примера скажем, что недавно ученые открыли обратный фотосинтезу процесс, который является химическим явлением.

Этот вопрос был специально вынесен в отдельный пункт, поскольку многие люди считают горение химическим явлением, но это не верно. Однако, считать процесс горения физическим явлением, тоже будет неправильно.

Распространенное явление горения (костер, сгорание топлива в двигателе, газовая конфорка или горелка и т. д.) - это сложный физико-химический процесс. С одной стороны, он описывается цепью химических реакций окисления, но с другой стороны, в результате этого процесса происходит сильное тепловое и световое электромагнитное излучение, а это уже область физики.

Где находится граница между физикой и химией?

Физика и химия - это две разные науки, которые обладают различными методами исследования, при этом физика может быть как теоретической, так и практической, химия же является, в основном, практической наукой. Однако, в некоторых областях эти науки соприкасаются настолько близко, что граница между ними размывается. Ниже приводятся примеры научных отраслей, в которых трудно определить, "где физика, а где химия":

квантовая механика;
ядерная физика;
кристаллография;
материаловедение;
нанотехнологии.

Как видно из списка, физика и химия тесно пересекаются, когда рассматриваемые явления имеют атомный масштаб. Такие процессы принято называть физико-химическими. Любопытно отметить, что единственным человеком, который получил Нобелевскую премию по химии и физике одновременно, является Мария Склодовская-Кюри.

Динамические изменения встроены в саму природу. Все меняется так или иначе каждый момент. Если вы внимательно осмотритесь, вы найдете сотни примеров физических и химических явлений, которые являются вполне себе естественными преобразованиями.

Изменения - единственная константа во Вселенной

Как ни странно, изменение является единственной константой в нашей Вселенной. Чтобы понять физические и химические явления (примеры в природе встречаются на каждом шагу), принято классифицировать их по типам, в зависимости от характера конечного результата, вызванного ими. Различают физические, химические и смешанные изменения, которые содержат в себе и первые, и вторые.

Физические и химические явления: примеры и значение

Что такое физическое явление? Любые изменения, происходящие в веществе без изменения его химического состава, являются физическими. Они характеризуется изменениями физических атрибутов и материального состояния (твердое, жидкое или газообразное), плотности, температуры, объема, которые происходят без изменения его фундаментальной химической структуры. Не происходит создание новых химических продуктов или изменения общей массы. Кроме того, этот тип изменений обычно является временным и в некоторых случаях полностью обратимым.

Когда вы смешиваете химикаты в лаборатории, можно легко увидеть реакцию, но в мире вокруг вас происходит множество химических реакций каждый день. Химическая реакция изменяет молекулы, в то время как физическое изменение только перестраивает их. Например, если мы возьмем газ хлора и металлический натрий и объединим их, мы получим столовую соль. Полученное вещество сильно отличается от любого из его составных частей. Это химическая реакция. Если затем растворить эту соль в воде, мы просто смешиваем молекулы соли с молекулами воды. В этих частицах нет изменений, это физическое преобразование.

Примеры физических изменений

Все состоит из атомов. При соединении атомов образуются разные молекулы. Различные свойства, которые наследуют объекты, являются следствием различных молекулярных или атомных структур. Основные свойства объекта зависят от их молекулярного расположения. Физические изменения происходят без изменения молекулярной или атомной структуры объектов. Они просто преобразуют состояние объекта, не изменяя его природы. Плавление, конденсация, изменение объема и испарения являются примерами физических явлений.

Дополнительные примеры физических изменений: металл, расширяющийся при нагревании, передача звука через воздух, замерзание воды зимой в лед, медь втягивается в провода, формирование глины на разных объектах, мороженое плавится до жидкости, нагревание металла и преобразование его в другую форму, сублимация йода при нагревании, падение любого объекта под действием силы тяжести, чернила поглощаются мелом, намагничивание железных гвоздей, снеговик, тающий на солнце, светящиеся лампы накаливания, магнитная левитация объекта.

Как различать физические и химические изменения?

Множество примеров химических явлений и физических можно встретить в жизни. Часто трудно определить разницу между ними, особенно когда оба могут происходить одновременно. Чтобы определить физические изменения, задайте следующие вопросы:

Является ли состояние состояния объекта изменением (газообразным, твердым и жидким)?
Является ли изменение чисто ограниченным физическим параметром или характеристикой, такой как плотность, форма, температура или объем?
Является ли химическая природа объекта изменением?
Возникают ли химические реакции, приводящие к созданию новых продуктов?

Если ответ на один из первых двух вопросов да, и ответы на последующие вопросы отсутствуют, это, скорее всего, это физическое явление. И наоборот, если ответ на любой из двух последних вопросов положительный, в то время как первые два отрицательные, это, безусловно, химическое явление. Трюк состоит в том, чтобы просто четко наблюдать и анализировать то, что вы видите.

Примеры химических реакций в повседневной жизни

Химия происходит в окружающем вас мире, а не только в лаборатории. Материя взаимодействует для образования новых продуктов посредством процесса, называемого химической реакцией или химическим изменением. Каждый раз, когда вы готовите или убираете, это химия в действии. Ваше тело живет и растет благодаря химическим реакциям. Есть реакции, когда вы принимаете лекарства, зажигаете спичку и вздыхаете. Вот 10 химических реакций в повседневной жизни. Это всего лишь небольшая выборка из тех примеров физических и химических явлений в жизни, которые вы видите и испытываете много раз каждый день:

Фотосинтез. Хлорофилл в листьях растений превращает углекислый газ и воду в глюкозу и кислород. Это одна из самых распространенных ежедневных химических реакций, а также одна из самых важных, поскольку именно так растения производят пищу для себя и животных и превращают углекислый газ в кислород.
Аэробное клеточное дыхание является реакцией с кислородом в человеческих клетках. Аэробное клеточное дыхание является противоположным процессом фотосинтеза. Разница заключается в том, что молекулы энергии объединяются с кислородом, которым мы дышим, чтобы высвободить энергию, необходимую нашим клеткам, а также углекислый газ и воду. Энергия, используемая клетками, представляет собой химическую энергию в виде АТФ.
Анаэробное дыхание. Анаэробное дыхание производит вино и другие ферментированные продукты. Ваши мышечные клетки выполняют анаэробное дыхание, когда вы исчерпываете подаваемый кислород, например, при интенсивном или продолжительном упражнении. Анаэробное дыхание дрожжами и бактериями используется для ферментации для производства этанола, углекислого газа и других химических веществ, которые производят сыр, вино, пиво, йогурт, хлеб и многие другие распространенные продукты.
Сгорание - это тип химической реакции. Это химическая реакция в повседневной жизни. Каждый раз, когда вы зажигаете спичку или свечу, разжигаете костер, вы видите реакцию горения. Сжигание объединяет энергетические молекулы с кислородом для получения двуокиси углерода и воды.
Ржавчина - общая химическая реакция. Со временем железо развивает красное, шелушащееся покрытие, называемое ржавчиной. Это пример реакции окисления. Другие повседневные примеры включают формирование вердигров на меди и потускнение серебра.
Смешивание химических веществ вызывает химические реакции. Пекарский порошок и пищевая сода выполняют аналогичные функции при выпечке, но они по-разному реагируют на другие ингредиенты, поэтому вы не всегда можете заменить их на другой. Если вы комбинируете уксус и пищевую соду для химического "вулкана" или молока с порошком для выпечки в рецепте, вы испытываете реакцию двойного смещения или метатезиса (плюс некоторые другие). Ингредиенты рекомбинируют для получения газообразного диоксида углерода и воды. Углекислый газ образует пузырьки и помогает "выращиванию" хлебобулочных изделий. Эти реакции кажутся простыми на практике, но часто состоят из нескольких этапов.
Батареи являются примерами электрохимии. Батареи используют электрохимические или окислительно-восстановительные реакции для превращения химической энергии в электрическую.
Пищеварение. Тысячи химических реакций происходят во время пищеварения. Как только вы положите пищу в рот, фермент в вашей слюне, называемый амилазой, начинает разрушать сахара и другие углеводы в более простые формы, которые ваше тело может поглощать. Соляная кислота в вашем желудке реагирует с пищей, чтобы ее разрушить, а ферменты расщепляют белки и жиры, чтобы они могли всасываться в кровь через стенки кишечника.
Кислотно-базовые реакции. Всякий раз, когда вы смешиваете кислоту (например, уксус, лимонный сок, серную кислоту, соляную кислоту) со щелочью (например, пищевой содой, мылом, аммиаком, ацетоном), вы выполняете кислотно-щелочную реакцию. Эти процессы нейтрализуют друг друга, получая соль и воду. Хлорид натрия не является единственной солью, которая может быть образована. Например, здесь приведено химическое уравнение для реакции кислотно-щелочной реакции, в которой образуется хлорид калия, обычный заменитель столовой соли: HCl + KOH → KCl + H 2 O.
Мыло и моющие средства. Их очищают путем химических реакций. Мыло эмульгирует грязь, что означает, что масляные пятна связываются с мылом, чтобы их можно было снять водой. Моющие средства снижают поверхностное натяжение воды, поэтому они могут взаимодействовать с маслами, изолировать их и смывать.
Химические реакции при приготовлении пищи. Кулинария - один большой практический эксперимент по химии. Приготовление использует тепло, чтобы вызвать химические изменения в пище. Например, когда вы сильно кипятите яйцо, сероводород, полученный нагреванием яичного белка, может реагировать с железом из яичного желтка, образуя серо-зеленое кольцо вокруг желтка. Когда вы готовите мясо или выпечку, реакция Майяра между аминокислотами и сахарами дает коричневый цвет и желательный вкус.

Другие примеры химических и физических явлений

Физические свойства описывают характеристики, которые не изменяют вещество. Например, вы можете изменить цвет бумаги, но это еще бумага. Вы можете кипятить воду, но когда вы собираете и конденсируете пар, это все еще вода. Вы можете определить массу листа бумаги, и это все еще бумага.

Химическими свойствами являются те, которые показывают, как вещество реагирует или не реагирует с другими веществами. Когда металлический натрий помещают в воду, он реагирует бурно, образуя гидроксид натрия и водород. Достаточное тепло выделяется тем, что водород вырывается в пламя, реагируя с кислородом в воздухе. С другой стороны, когда вы кладете кусок медного металла в воду, реакция не возникает. Таким образом, химическое свойство натрия заключается в том, что он реагирует с водой, а химическое свойство меди заключается в том, что это не так.

Какие еще можно привести примеры химических явлений и физических? Химические реакции всегда происходят между электронами в валентных оболочках атомов элементов в периодической таблице. Физические явления на низких энергетических уровнях просто включают механические взаимодействия - случайные столкновения атомов без химических реакций, таких как атомы или молекулы газа. Когда энергии столкновений очень велики, целостность ядра атомов нарушается, что приводит к делению или слиянию вовлеченных видов. Спонтанный радиоактивный распад обычно считается физическим явлением.

просмотров

Сохранить ВКонтакте