Aké sú znaky chemických javov? Fyzikálne a chemické javy
Garantujem vám, že ste si už viac ako raz všimli niečo také, ako časom stmavne strieborný prsteň vašej mamy. Alebo ako hrdzavie klinec. Alebo ako zhoria drevené polená na popol. Dobre, ak vaša matka nemá rada striebro a vy ste nikdy nešli na turistiku, určite ste videli, ako sa čajové vrecúško varí v šálke.
Čo majú všetky tieto príklady spoločné? A skutočnosť, že všetky súvisia s chemickými javmi.
Chemický jav nastáva, keď sa niektoré látky premieňajú na iné: nové látky majú iné zloženie a nové vlastnosti. Ak si spomínate aj na fyziku, tak si pamätajte, že chemické javy sa vyskytujú na molekulárnej a atómovej úrovni, ale neovplyvňujú zloženie atómových jadier.
Z hľadiska chémie nejde o nič iné ako o chemickú reakciu. A pre každú chemickú reakciu je určite možné identifikovať charakteristické znaky:
- Počas reakcie sa môže vytvoriť zrazenina;
- farba látky sa môže zmeniť;
- reakcia môže viesť k uvoľneniu plynu;
- teplo sa môže uvoľniť alebo absorbovať;
- reakcia môže byť sprevádzaná aj uvoľnením svetla.
Už dlho bol stanovený aj zoznam podmienok potrebných na to, aby došlo k chemickej reakcii:
- kontakt: Aby mohli reagovať, látky sa musia dotýkať.
- brúsenie: aby reakcia prebehla úspešne, látky, ktoré do nej vstupujú, musia byť čo najjemnejšie rozdrvené, ideálne rozpustené;
- teplota: mnohé reakcie priamo závisia od teploty látok (najčastejšie ich treba zahriať, ale niektoré naopak ochladiť na určitú teplotu).
Zapísaním rovnice chemickej reakcie písmenami a číslami tak opíšete podstatu chemického javu. A zákon zachovania hmotnosti je jedným z najdôležitejších pravidiel pri zostavovaní takýchto opisov.
Chemické javy v prírode
Samozrejme chápete, že chémia sa nedeje len v skúmavkách v školskom laboratóriu. Najpôsobivejšie chemické javy môžete pozorovať v prírode. A ich význam je taký veľký, že na Zemi by neexistoval život, keby nebolo niektorých prírodných chemických javov.
Takže v prvom rade si niečo povieme fotosyntéza. Ide o proces, ktorým rastliny absorbujú oxid uhličitý z atmosféry a produkujú kyslík, keď sú vystavené slnečnému žiareniu. Tento kyslík dýchame.
Vo všeobecnosti fotosyntéza prebieha v dvoch fázach a iba jedna vyžaduje osvetlenie. Vedci vykonali rôzne experimenty a zistili, že k fotosyntéze dochádza aj pri slabom osvetlení. Ale ako sa množstvo svetla zvyšuje, proces sa výrazne zrýchľuje. Tiež sa zistilo, že ak sa súčasne zvýši svetlo a teplota rastliny, rýchlosť fotosyntézy sa ešte zvýši. Stáva sa to až do určitej hranice, po ktorej ďalšie zvýšenie osvetlenia prestane urýchľovať fotosyntézu.
Proces fotosyntézy zahŕňa fotóny emitované slnkom a špeciálne molekuly rastlinného pigmentu - chlorofyl. V rastlinných bunkách je obsiahnutý v chloroplastoch, vďaka čomu sú listy zelené.
Z chemického hľadiska dochádza pri fotosyntéze k reťazcu premien, ktorých výsledkom je kyslík, voda a sacharidy ako energetická rezerva.
Pôvodne sa predpokladalo, že kyslík vzniká v dôsledku rozkladu oxidu uhličitého. Cornelius Van Niel však neskôr zistil, že kyslík vzniká ako výsledok fotolýzy vody. Neskoršie štúdie túto hypotézu potvrdili.
Podstatu fotosyntézy možno opísať pomocou nasledujúcej rovnice: 6CO 2 + 12H 2 O + svetlo = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.
Dych, naši vrátane vás, – je to tiež chemický jav. Vdychujeme kyslík produkovaný rastlinami a vydychujeme oxid uhličitý.
Ale nielen oxid uhličitý vzniká v dôsledku dýchania. Hlavná vec v tomto procese je, že dýchaním sa uvoľňuje veľké množstvo energie a tento spôsob jej získavania je veľmi efektívny.
Okrem toho je prechodným výsledkom rôznych štádií dýchania veľké množstvo rôznych zlúčenín. A tie zase slúžia ako základ pre syntézu aminokyselín, bielkovín, vitamínov, tukov a mastných kyselín.
Proces dýchania je zložitý a rozdelený do niekoľkých etáp. Každý z nich využíva veľké množstvo enzýmov, ktoré pôsobia ako katalyzátory. Schéma chemických reakcií dýchania je takmer rovnaká u zvierat, rastlín a dokonca aj u baktérií.
Z chemického hľadiska je dýchanie proces oxidácie sacharidov (voliteľne: bielkovín, tukov) pomocou kyslíka, reakciou vzniká voda, oxid uhličitý a energia, ktorú bunky ukladajú do ATP: C 6 H 12 O 6 +602 = C02 + 6H20 + 2,87 * 106 J.
Mimochodom, vyššie sme povedali, že chemické reakcie môžu byť sprevádzané emisiou svetla. To platí aj v prípade dýchania a jeho sprievodných chemických reakcií. Niektoré mikroorganizmy môžu svietiť (luminiscovať). Aj keď to znižuje energetickú účinnosť dýchania.
Spaľovanie prebieha aj za účasti kyslíka. V dôsledku toho sa drevo (a iné tuhé palivá) mení na popol, a to je látka s úplne iným zložením a vlastnosťami. Okrem toho sa pri spaľovacom procese uvoľňuje veľké množstvo tepla a svetla, ako aj plynu.
Samozrejme, horia nielen tuhé látky, v tomto prípade bolo jednoducho pohodlnejšie použiť ich ako príklad.
Z chemického hľadiska je spaľovanie oxidačná reakcia, ktorá prebieha veľmi vysokou rýchlosťou. A pri veľmi, veľmi vysokej reakčnej rýchlosti môže dôjsť k výbuchu.
Schematicky možno reakciu zapísať takto: látka + O 2 → oxidy + energia.
Považujeme to tiež za prírodný chemický jav. hnijúce.
V podstate ide o rovnaký proces ako spaľovanie, len prebieha oveľa pomalšie. Hnitie je interakcia komplexných látok obsahujúcich dusík s kyslíkom za účasti mikroorganizmov. Prítomnosť vlhkosti je jedným z faktorov, ktoré prispievajú k výskytu hniloby.
V dôsledku chemických reakcií vzniká z bielkovín amoniak, prchavé mastné kyseliny, oxid uhličitý, hydroxykyseliny, alkoholy, amíny, skatol, indol, sírovodík a merkaptány. Niektoré zlúčeniny obsahujúce dusík vznikajúce v dôsledku rozkladu sú jedovaté.
Ak sa opäť pozrieme na náš zoznam príznakov chemickej reakcie, nájdeme ich v tomto prípade veľa. Konkrétne ide o východiskový materiál, činidlo a reakčné produkty. Medzi charakteristické znaky zaznamenávame uvoľňovanie tepla, plynov (silný zápach) a zmenu farby.
Pre kolobeh látok v prírode je rozpad veľmi dôležitý: umožňuje spracovať bielkoviny mŕtvych organizmov na zlúčeniny vhodné na asimiláciu rastlinami. A kruh začína odznova.
Určite ste si všimli, aké ľahké je dýchať v lete po búrke. A vzduch sa stáva obzvlášť čerstvým a získava charakteristickú vôňu. Zakaždým po letnej búrke môžete pozorovať iný chemický jav bežný v prírode - tvorba ozónu.
Ozón (O3) je vo svojej čistej forme modrý plyn. V prírode je najvyššia koncentrácia ozónu v horných vrstvách atmosféry. Tam pôsobí ako štít pre našu planétu. Čo ho chráni pred slnečným žiarením z vesmíru a bráni ochladzovaniu Zeme, keďže pohlcuje aj jeho infračervené žiarenie.
Ozón v prírode vzniká väčšinou ožiarením vzduchu ultrafialovými lúčmi zo Slnka (3O 2 + UV svetlo → 2O 3). A tiež pri elektrických výbojoch blesku počas búrky.
Počas búrky sa vplyvom blesku niektoré molekuly kyslíka rozpadajú na atómy, spája sa molekulárny a atómový kyslík a vzniká O 3.
Preto sa po búrke cítime obzvlášť sviežo, ľahšie sa nám dýcha, vzduch sa zdá byť priehľadnejší. Faktom je, že ozón je oveľa silnejšie oxidačné činidlo ako kyslík. A v malých koncentráciách (ako po búrke) je bezpečný. A dokonca je to užitočné, pretože rozkladá škodlivé látky vo vzduchu. V podstate ho dezinfikuje.
Vo veľkých dávkach je však ozón veľmi nebezpečný pre ľudí, zvieratá a dokonca aj pre rastliny.
Mimochodom, dezinfekčné vlastnosti laboratórne získaného ozónu sú široko používané na ozonizáciu vody, ochranu produktov pred znehodnotením, v medicíne a kozmeteológii.
Samozrejme, toto nie je úplný zoznam úžasných chemických javov v prírode, vďaka ktorým je život na planéte taký rozmanitý a krásny. Viac sa o nich dozviete, ak sa budete pozorne pozerať okolo seba a budete mať uši otvorené. Okolo je množstvo úžasných javov, ktoré čakajú len na to, kým sa o ne začnete zaujímať.
Chemické javy v každodennom živote
Patria sem tie, ktoré možno pozorovať v každodennom živote moderného človeka. Niektoré z nich sú veľmi jednoduché a zrejmé, každý ich môže pozorovať vo svojej kuchyni: napríklad pri varení čaju. Čajové lístky zahriate vriacou vodou menia svoje vlastnosti, v dôsledku toho sa mení zloženie vody: získava inú farbu, chuť a vlastnosti. To znamená, že sa získa nová látka.
Ak do rovnakého čaju pridáte cukor, výsledkom chemickej reakcie bude roztok, ktorý bude mať opäť súbor nových vlastností. V prvom rade nová, sladká chuť.
Pomocou silných (koncentrovaných) čajových lístkov ako príkladu môžete vykonať ďalší experiment sami: vyčistite čaj plátkom citróna. Vďaka kyselinám obsiahnutým v citrónovej šťave kvapalina opäť zmení svoje zloženie.
Aké ďalšie javy môžete pozorovať v bežnom živote? Napríklad chemické javy zahŕňajú proces spaľovanie paliva v motore.
Pre zjednodušenie možno spaľovaciu reakciu paliva v motore opísať takto: kyslík + palivo = voda + oxid uhličitý.
Vo všeobecnosti dochádza v komore spaľovacieho motora k niekoľkým reakciám, ktoré zahŕňajú palivo (uhľovodíky), vzduch a zapaľovaciu iskru. Presnejšie, nielen palivo – zmes paliva a vzduchu z uhľovodíkov, kyslíka, dusíka. Pred zapálením sa zmes stlačí a zahreje.
K horeniu zmesi dochádza v zlomku sekundy, pričom sa nakoniec preruší väzba medzi atómami vodíka a uhlíka. Tým sa uvoľní veľké množstvo energie, ktorá poháňa piest, ktorý následne pohybuje kľukovým hriadeľom.
Následne sa atómy vodíka a uhlíka spájajú s atómami kyslíka za vzniku vody a oxidu uhličitého.
V ideálnom prípade by reakcia úplného spálenia paliva mala vyzerať takto: C n H 2n+2 + (1,5n+0,5) O 2 = nCO 2 + (n+1) H 2 O. V skutočnosti nie sú spaľovacie motory také účinné. Predpokladajme, že ak je počas reakcie mierny nedostatok kyslíka, v dôsledku reakcie vzniká CO. A pri väčšom nedostatku kyslíka vznikajú sadze (C).
Tvorba plakov na kovoch v dôsledku oxidácie (hrdza na železe, patina na medi, stmavnutie striebra) - tiež z kategórie chemických javov v domácnosti.
Vezmime si ako príklad železo. Hrdza (oxidácia) vzniká vplyvom vlhkosti (vlhkosť vzduchu, priamy kontakt s vodou). Výsledkom tohto procesu je hydroxid železa Fe 2 O 3 (presnejšie Fe 2 O 3 * H 2 O). Môžete to vidieť ako voľný, drsný, oranžový alebo červenohnedý povlak na povrchu kovových výrobkov.
Ďalším príkladom je zelený povlak (patina) na povrchu medených a bronzových výrobkov. Vplyvom vzdušného kyslíka a vlhkosti časom vzniká: 2Cu + O 2 + H 2 O + CO 2 = Cu 2 CO 5 H 2 (alebo CuCO 3 * Cu(OH) 2). Vzniknutý zásaditý uhličitan meďnatý sa nachádza aj v prírode – vo forme minerálu malachit.
Ďalším príkladom pomalej oxidačnej reakcie kovu v každodenných podmienkach je vytvorenie tmavého povlaku sulfidu strieborného Ag 2 S na povrchu strieborných výrobkov: šperkov, príborov atď.
„Zodpovednosť“ za jej výskyt je na časticiach síry, ktoré sa vo vzduchu, ktorý dýchame, nachádzajú vo forme sírovodíka. Striebro môže tiež stmavnúť pri kontakte s potravinami obsahujúcimi síru (napríklad vajcia). Reakcia vyzerá takto: 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H20.
Vráťme sa do kuchyne. Tu je niekoľko ďalších zaujímavých chemických javov, ktoré je potrebné zvážiť: tvorba vodného kameňa v kanvici jeden z nich.
V domácich podmienkach nie je chemicky čistá voda a sú v nej vždy rozpustené v rôznych koncentráciách iné látky. Ak je voda nasýtená vápenatými a horečnatými soľami (hydrogenuhličitanmi), nazýva sa tvrdá. Čím vyššia je koncentrácia soli, tým je voda tvrdšia.
Keď sa takáto voda zahrieva, tieto soli podliehajú rozkladu na oxid uhličitý a nerozpustný sediment (CaCO 3 aMgCO 3). Tieto pevné usadeniny môžete pozorovať pri pohľade do kanvice (a tiež pri pohľade na výhrevné telesá práčok, umývačiek riadu a žehličiek).
Okrem vápnika a horčíka (ktoré tvoria uhličitanový kameň) je vo vode často prítomné aj železo. Pri chemických reakciách hydrolýzy a oxidácie z neho vznikajú hydroxidy.
Mimochodom, keď sa chystáte zbaviť sa vodného kameňa v kanvici, môžete v každodennom živote pozorovať ďalší príklad zábavnej chémie: obyčajný stolový ocot a kyselina citrónová odvádzajú dobrú prácu pri odstraňovaní usadenín. Varí sa kanvica s roztokom octu/kyseliny citrónovej a vody, potom vodný kameň zmizne.
A bez ďalšieho chemického javu by neexistovali lahodné materské koláče a buchty: hovoríme o nich hasiaca sóda octom.
Keď mama uhasí sódu bikarbónu v lyžičke s octom, dôjde k tejto reakcii: NaHCO 3 + CH 3 COOH =CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 . Výsledný oxid uhličitý má tendenciu opúšťať cesto - a tým mení jeho štruktúru, robí ho pórovitým a sypkým.
Mimochodom, môžete svojej mame povedať, že nie je vôbec potrebné hasiť sódu - aj tak zareaguje, keď sa cesto dostane do rúry. Reakcia však bude o niečo horšia ako pri hasení sódy. Ale pri teplote 60 stupňov (alebo lepšej ako 200) sa sóda rozkladá na uhličitan sodný, vodu a rovnaký oxid uhličitý. Je pravda, že chuť hotových koláčov a buchiet môže byť horšia.
Zoznam chemických javov v domácnosti nie je o nič menej pôsobivý ako zoznam takýchto javov v prírode. Vďaka nim máme cesty (výroba asfaltu je chemický jav), domy (vypaľovanie tehál), krásne látky na oblečenie (umieranie). Ak sa nad tým zamyslíte, je jasné, aká mnohostranná a zaujímavá je veda chémie. A aký úžitok možno získať z pochopenia jeho zákonitostí.
Medzi mnohými a mnohými javmi, ktoré vymyslela príroda a človek, sú špeciálne, ktoré je ťažké opísať a vysvetliť. Tie obsahujú horiaca voda. Ako je to možné, pýtate sa, keďže voda nehorí, používa sa na hasenie ohňa? Ako môže horieť? Tu je vec.
Horiaca voda je chemický jav, pri ktorej sa vo vode zmiešanej so soľami vplyvom rádiových vĺn lámu väzby kyslík-vodík. V dôsledku toho sa tvorí kyslík a vodík. A samozrejme nehorí samotná voda, ale vodík.
Zároveň dosahuje veľmi vysokú teplotu spaľovania (viac ako jeden a pol tisíc stupňov), plus pri reakcii opäť vzniká voda.
Tento fenomén už dlho zaujíma vedcov, ktorí snívajú o tom, že sa naučia využívať vodu ako palivo. Napríklad pre autá. Zatiaľ ide o niečo z oblasti sci-fi, no ktovie, čo sa vedcom podarí vynájsť už čoskoro. Jedným z hlavných háčikov je, že pri horení vody sa uvoľní viac energie, ako sa minie na reakciu.
Mimochodom, niečo podobné možno pozorovať aj v prírode. Podľa jednej teórie sú veľké jednotlivé vlny, ktoré sa zdanlivo objavujú z ničoho nič, v skutočnosti výsledkom výbuchu vodíka. Elektrolýza vody, ktorá k nej vedie, sa uskutočňuje vplyvom elektrických výbojov (bleskov) na povrch slanej vody morí a oceánov.
No nielen vo vode, ale aj na súši môžete pozorovať úžasné chemické javy. Ak by ste mali možnosť navštíviť prírodnú jaskyňu, pravdepodobne by ste mohli vidieť bizarné, krásne prírodné „cenryže“ visiace zo stropu - stalaktity. Ako a prečo sa objavujú, vysvetľuje ďalší zaujímavý chemický jav.
Chemik pri pohľade na stalaktit, samozrejme, nevidí cencúľ, ale uhličitan vápenatý CaCO 3 . Základom pre jeho vznik sú odpadové vody, prírodný vápenec a samotný stalaktit vzniká zrážaním uhličitanu vápenatého (rast smerom nadol) a silou adhézie atómov v kryštálovej mriežke (širší rast).
Mimochodom, podobné útvary môžu stúpať od podlahy k stropu - nazývajú sa stalagmity. A ak sa stalaktity a stalagmity stretnú a zrastú do pevných stĺpov, dostanú meno stalagnáty.
Záver
Vo svete sa každý deň deje množstvo úžasných, krásnych, ale aj nebezpečných a desivých chemických javov. Ľudia sa naučili ťažiť z mnohých vecí: vyrábajú stavebné materiály, pripravujú jedlo, dopravujú dopravu na veľké vzdialenosti a oveľa viac.
Bez mnohých chemických javov by existencia života na Zemi nebola možná: bez ozónovej vrstvy by ľudia, zvieratá, rastliny kvôli ultrafialovým lúčom neprežili. Bez rastlinnej fotosyntézy by zvieratá a ľudia nemali čo dýchať a bez chemických reakcií dýchania by táto problematika nebola vôbec aktuálna.
Fermentácia umožňuje varenie jedla a podobný chemický jav hniloby rozkladá bielkoviny na jednoduchšie zlúčeniny a vracia ich do kolobehu látok v prírode.
Za chemické javy sa považuje aj tvorba oxidu pri zahrievaní medi sprevádzaná jasnou žiarou, horenie horčíka, topenie cukru atď. A nachádzajú užitočné využitie.
webová stránka, pri kopírovaní celého materiálu alebo jeho časti je potrebný odkaz na zdroj.
Fyzikálne zmeny nie sú spojené s chemickými reakciami a tvorbou nových produktov, ako je topenie ľadu. Spravidla sú takéto transformácie reverzibilné. Okrem príkladov fyzikálnych javov sa v prírode a v bežnom živote vyskytujú aj chemické premeny, pri ktorých vznikajú nové produkty. Takéto chemické javy (príklady budú diskutované v článku) sú nezvratné.
Chemické zmeny
Chemické zmeny možno považovať za akýkoľvek jav, ktorý vedcom umožňuje merať chemické vlastnosti. Mnohé reakcie sú tiež príkladmi chemických javov. Aj keď nie je vždy ľahké povedať, že došlo k chemickej zmene, existujú určité náznaky. Čo sú chemické javy? Uveďme príklady. Môže ísť o zmenu farby látky, teploty, tvorbu bublín alebo (v kvapalinách) tvorbu zrazeniny. Možno uviesť nasledujúce príklady chemických javov v živote:
- Hrdza na železe.
- Spaľovanie dreva.
- Metabolizmus potravy v tele.
- Miešanie kyseliny a zásady.
- Varenie vajíčka.
- Trávenie cukru amylázou v slinách.
- Miešaním jedlej sódy a octu vzniká plynný oxid uhličitý.
- Pečenie koláča.
- Galvanizácia kovov.
- Batérie.
- Výbuch ohňostroja.
- Hnijúce banány.
- Tvorba produktov kyseliny mliečnej.
A toto nie je celý zoznam. Na niektoré z týchto bodov sa môžeme pozrieť podrobnejšie.
Vonkajší oheň na drevo
Oheň - Toto je tiež príklad chemického javu. Ide o rýchlu oxidáciu materiálu v procese exotermického chemického spaľovania, pričom sa uvoľňuje teplo, svetlo a rôzne reakčné produkty. Oheň je horúci, pretože dochádza k premene slabej dvojitej väzby v molekulárnom kyslíku O 2 na silnejšie väzby v produktoch horenia oxid uhličitý a voda. Uvoľňuje sa veľká energia (418 kJ na 32 g O 2); Väzbové energie paliva tu hrajú len vedľajšiu úlohu. V určitom bode spaľovacej reakcie, ktorý sa nazýva bod vzplanutia, sa vytvárajú plamene.
Toto je viditeľná časť ohňa a pozostáva hlavne z oxidu uhličitého, vodnej pary, kyslíka a dusíka. Ak je teplota dostatočne vysoká, plyny sa môžu ionizovať a vytvárať plazmu. V závislosti od toho, aké látky sú zapálené a aké nečistoty sú dodávané zvonku, sa bude líšiť farba plameňa a intenzita ohňa. Oheň vo svojej najbežnejšej forme môže viesť k požiaru, ktorý môže pri horení spôsobiť fyzické poškodenie. Oheň je dôležitý proces, ktorý ovplyvňuje ekologické systémy na celom svete. Medzi pozitívne účinky ohňa patrí stimulácia rastu a udržiavanie rôznych ekologických systémov.
Hrdza
Rovnako ako oheň, proces hrdzavenia je tiež oxidačným procesom. Len nie tak rýchlo sa pohybujúce. Hrdza je oxid železa, zvyčajne červený oxid, ktorý vzniká redoxnou reakciou železa a kyslíka v prítomnosti vody alebo vzduchu. Vizuálne aj spektroskopicky sa rozlišuje niekoľko foriem hrdze a vzniká za rôznych okolností. Ak bude dostatok času, kyslíka a vody, akákoľvek masa železa sa nakoniec úplne zmení na hrdzu a rozloží sa. Povrchová časť je šupinatá a drobivá a nechráni podkladové železo, na rozdiel od patiny, ktorá sa tvorí na medených povrchoch.
Príklad chemického javu, hrdzavenie je všeobecný pojem pre koróziu železa a jeho zliatin, ako je oceľ. Mnoho iných kovov podlieha podobnej korózii, ale výsledné oxidy sa zvyčajne nenazývajú hrdzou. Iné formy tejto reakcie existujú ako výsledok reakcie medzi železom a chloridom v prostredí bez kyslíka. Príkladom je výstuž používaná v podvodných betónových stĺpoch, ktorá vytvára zelenú hrdzu.
Kryštalizácia
Ďalším príkladom chemického javu je rast kryštálov. Je to proces, pri ktorom sa už existujúci kryštál zväčšuje so zvyšujúcim sa počtom molekúl alebo iónov na ich pozíciách v kryštálovej mriežke. Kryštál je definovaný ako atómy, molekuly alebo ióny usporiadané do usporiadaného opakujúceho sa vzoru, kryštálovej mriežky, rozprestierajúcej sa vo všetkých troch priestorových dimenziách. Rast kryštálov sa teda líši od rastu kvapky kvapaliny v tom, že počas rastu musia molekuly alebo ióny spadnúť do správnych pozícií mriežky, aby mohol rásť usporiadaný kryštál.
Keď molekuly alebo ióny spadnú do polôh odlišných od pozícií v ideálnej kryštálovej mriežke, vytvoria sa kryštálové defekty. Vo všeobecnosti sú molekuly alebo ióny v kryštálovej mriežke zachytené v tom zmysle, že sa nemôžu pohybovať zo svojich pozícií, a preto je rast kryštálov často nezvratný, pretože akonáhle molekuly alebo ióny zapadnú na svoje miesto v rastúcej mriežke, sú v nej fixované. . Kryštalizácia je bežný proces v priemysle aj v prírodnom svete a kryštalizácia sa vo všeobecnosti chápe tak, že pozostáva z dvoch procesov. Ak predtým neexistoval kryštál, potom sa musí narodiť nový kryštál a potom musí prejsť rastom.
Chemický pôvod života
Chemický pôvod života sa vzťahuje na podmienky, ktoré mohli existovať, a preto prispeli k vzniku prvých duplikovaných foriem života.
Hlavným príkladom chemických javov v prírode je samotný život. Predpokladá sa, že kombinácia fyzikálnych a chemických reakcií by mohla viesť k objaveniu sa prvých molekúl, ktoré prostredníctvom reprodukcie viedli k vzniku života na planéte.
Svet okolo nás so všetkou svojou bohatosťou a rozmanitosťou žije podľa zákonov, ktoré sa dajú celkom ľahko vysvetliť pomocou vied ako fyzika a chémia. A ani základom životnej činnosti takého zložitého organizmu, akým je človek, nie je nič iné ako chemické javy a procesy.
Definície a príklady
Elementárnym príkladom je zapálená kanvica. Po určitom čase sa voda začne zahrievať a potom vrieť. Budeme počuť charakteristický syčivý zvuk a z hrdla kanvice budú vyletovať prúdy pary. Odkiaľ sa to vzalo, pretože to pôvodne nebolo v riadoch! Áno, ale voda sa pri určitej teplote začína meniť na plyn, pričom mení svoje skupenstvo z kvapalného na plynné. Tie. zostala tá istá voda, len teraz vo forme pary. Toto
A chemické javy uvidíme, ak vložíme vrecko čajových lístkov do vriacej vody. Voda v pohári alebo inej nádobe sa zmení na červenohnedú. Nastane chemická reakcia: pod vplyvom tepla sa čajové lístky začnú pariť, čím sa uvoľnia farebné pigmenty a chuťové vlastnosti, ktoré sú tejto rastline vlastné. Získame novú látku – nápoj so špecifickými kvalitatívnymi vlastnosťami charakteristickými len pre ňu. Ak tam pridáme pár lyžíc cukru, rozpustí sa (fyzikálna reakcia) a čaj zosládne. Fyzikálne a chemické javy spolu často súvisia a sú na sebe závislé. Napríklad, ak sa rovnaké čajové vrecúško vloží do studenej vody, nedôjde k žiadnej reakcii, čajové lístky a voda nebudú vzájomne pôsobiť a cukor sa tiež nebude chcieť rozpustiť.
Chemické javy sú teda také, pri ktorých sa niektoré látky premieňajú na iné (voda na čaj, voda na sirup, palivové drevo na popol atď.) Inak sa chemický jav nazýva chemická reakcia.
Fyzikálne javy sú také, pri ktorých chemické zloženie látky zostáva rovnaké, ale mení sa veľkosť tela, tvar atď. (zdeformovaný prameň, voda zamrznutá na ľad, konár stromu zlomený na polovicu).
Podmienky výskytu a výskytu
Či sa chemické a fyzikálne javy vyskytujú, môžeme posúdiť podľa určitých znakov a zmien, ktoré pozorujeme v určitom tele alebo látke. Väčšinu chemických reakcií teda sprevádzajú tieto „identifikačné znaky“:
- v dôsledku alebo počas jeho výskytu vzniká zrazenina;
- farba látky sa mení;
- Počas spaľovania sa môžu uvoľňovať plyny, ako je oxid uhoľnatý;
- teplo sa absorbuje alebo naopak uvoľní;
- je možné vyžarovanie svetla.
Aby bolo možné pozorovať chemické javy, t.j. reakcie, sú potrebné určité podmienky:
- reagujúce látky sa musia dostať do kontaktu, byť vo vzájomnom kontakte (t. j. rovnaké čajové lístky sa musia naliať do hrnčeka s vriacou vodou);
- Látky je lepšie pomlieť, potom bude reakcia prebiehať rýchlejšie, skôr dôjde k interakcii (kryštálový cukor sa skôr rozpustí a roztopí v horúcej vode ako hrudkový cukor);
- Aby došlo k mnohým reakciám, je potrebné zmeniť teplotný režim reagujúcich zložiek, ochladiť ich alebo zahriať na určitú teplotu.
Experimentálne môžete pozorovať chemický jav. Ale môžete to opísať na papieri pomocou chemickej reakcie).
Niektoré z týchto podmienok fungujú aj pri výskyte fyzikálnych javov, napríklad pri zmene teploty alebo pri priamom vzájomnom kontakte predmetov a telies. Ak napríklad udriete kladivom dostatočne silno na hlavičku klinca, môže sa zdeformovať a stratiť svoj normálny tvar. Ostane to však hlavička klinca. Alebo, keď zapnete elektrickú lampu, volfrámové vlákno v nej sa začne zahrievať a svietiť. Hmota, z ktorej je vlákno vyrobené, však zostane rovnakým volfrámom.
K opisu fyzikálnych procesov a javov dochádza prostredníctvom fyzikálnych vzorcov a riešení fyzikálnych problémov.
Dynamická zmena je zabudovaná do samotnej prírody. Všetko sa tak či onak každú chvíľu mení. Ak sa pozorne pozriete, nájdete stovky príkladov fyzikálnych a chemických javov, ktoré sú úplne prirodzenými premenami.
Zmena je jedinou konštantou vo vesmíre
Napodiv, zmena je jedinou konštantou v našom vesmíre. Pre pochopenie fyzikálnych a chemických javov (príklady v prírode nájdeme na každom kroku) je zvykom ich triediť do typov v závislosti od charakteru nimi spôsobeného konečného výsledku. Existujú fyzikálne, chemické a zmiešané zmeny, ktoré obsahujú prvú aj druhú.
Fyzikálne a chemické javy: príklady a význam
Čo je fyzikálny jav? Akékoľvek zmeny, ktoré sa vyskytujú v látke bez zmeny jej chemického zloženia, sú fyzikálne. Vyznačujú sa zmenami fyzikálnych vlastností a skupenstva materiálu (tuhá látka, kvapalina alebo plyn), hustoty, teploty, objemu, ku ktorým dochádza bez zmeny základnej chemickej štruktúry. Nedochádza k tvorbe nových chemických produktov ani k zmenám v celkovej hmotnosti. Okrem toho je tento typ zmeny zvyčajne dočasný a v niektorých prípadoch úplne reverzibilný.
Keď zmiešate chemikálie v laboratóriu, je ľahké vidieť reakciu, ale vo svete okolo vás sa každý deň deje veľa chemických reakcií. Chemická reakcia mení molekuly, zatiaľ čo fyzikálna zmena ich iba preusporiada. Napríklad, ak vezmeme plynný chlór a kovový sodík a spojíme ich, získame kuchynskú soľ. Výsledná látka je veľmi odlišná od ktorejkoľvek z jej zložiek. Toto je chemická reakcia. Ak potom túto soľ rozpustíme vo vode, jednoducho zmiešame molekuly soli s molekulami vody. V týchto časticiach nedochádza k žiadnej zmene, ide o fyzickú premenu.
Príklady fyzických zmien
Všetko je vyrobené z atómov. Keď sa atómy spoja, vytvoria sa rôzne molekuly. Rôzne vlastnosti, ktoré predmety zdedia, sú dôsledkom rôznych molekulárnych alebo atómových štruktúr. Základné vlastnosti objektu závisia od jeho molekulárneho usporiadania. Fyzické zmeny nastávajú bez zmeny molekulárnej alebo atómovej štruktúry objektov. Jednoducho transformujú stav objektu bez toho, aby zmenili jeho povahu. Topenie, kondenzácia, zmena objemu a vyparovanie sú príklady fyzikálnych javov.
Ďalšie príklady fyzikálnych zmien: rozpínanie kovu pri zahrievaní, zvuk prenášaný vzduchom, zamrznutie vody na ľad v zime, ťahanie medi do drôtov, tvorba hliny na rôznych predmetoch, topenie zmrzliny na kvapalinu, zahrievanie kovu a jeho premena na inú formu, sublimácia jódu pri zahrievaní, pád akéhokoľvek predmetu pod vplyvom gravitácie, pohlcovanie atramentu kriedou, magnetizácia železných klincov, snehuliak topiaci sa na slnku, žiariace žiarovky, magnetická levitácia predmetu.
Ako rozlišujete medzi fyzikálnymi a chemickými zmenami?
V živote možno nájsť veľa príkladov chemických a fyzikálnych javov. Často je ťažké rozlíšiť medzi nimi, najmä ak sa obe môžu vyskytnúť súčasne. Ak chcete určiť fyzické zmeny, položte si nasledujúce otázky:
- Je stav objektu zmenou (plynný, pevný a kvapalný)?
- Je zmena obmedzená výlučne na fyzikálny parameter alebo charakteristiku, ako je hustota, tvar, teplota alebo objem?
- Je chemická povaha objektu zmenou?
- Dochádza k chemickým reakciám, ktoré vedú k vytvoreniu nových produktov?
Ak je odpoveď na jednu z prvých dvoch otázok áno a na nasledujúce otázky nie, ide s najväčšou pravdepodobnosťou o fyzikálny jav. Naopak, ak je odpoveď na niektorú z posledných dvoch otázok kladná, zatiaľ čo prvé dve sú záporné, ide určite o chemický jav. Trik je jednoducho jasne pozorovať a analyzovať to, čo vidíte.
Príklady chemických reakcií v každodennom živote
Chémia sa odohráva vo svete okolo vás, nielen v laboratóriu. Hmota interaguje a vytvára nové produkty prostredníctvom procesu nazývaného chemická reakcia alebo chemická zmena. Zakaždým, keď varíte alebo upratujete, je to chémia v akcii. Vaše telo žije a rastie prostredníctvom chemických reakcií. Existujú reakcie, keď si vezmete lieky, zapálite zápalku a povzdychnete si. Tu je 10 chemických reakcií v každodennom živote. Toto je len malá ukážka fyzikálnych a chemických javov v živote, ktoré vidíte a zažívate mnohokrát každý deň:
- Fotosyntéza. Chlorofyl v listoch rastlín premieňa oxid uhličitý a vodu na glukózu a kyslík. Je to jedna z najbežnejších denných chemických reakcií a tiež jedna z najdôležitejších, pretože je to spôsob, akým rastliny vyrábajú potravu pre seba a zvieratá a premieňajú oxid uhličitý na kyslík.
- Aeróbne bunkové dýchanie je reakcia s kyslíkom v ľudských bunkách. Aeróbne bunkové dýchanie je opačný proces fotosyntézy. Rozdiel je v tom, že molekuly energie sa spájajú s kyslíkom, ktorý dýchame, aby uvoľnili energiu, ktorú naše bunky potrebujú, ako aj oxid uhličitý a vodu. Energia používaná bunkami je chemická energia vo forme ATP.
- Anaeróbne dýchanie. Anaeróbne dýchanie produkuje víno a iné fermentované potraviny. Vaše svalové bunky vykonávajú anaeróbne dýchanie, keď vyčerpáte zásobu kyslíka, napríklad počas intenzívneho alebo dlhodobého cvičenia. Anaeróbne dýchanie kvasinkami a baktériami sa používa na fermentáciu na výrobu etanolu, oxidu uhličitého a iných chemikálií, z ktorých sa vyrábajú syry, víno, pivo, jogurt, chlieb a mnoho ďalších bežných potravín.
- Spaľovanie je druh chemickej reakcie. Ide o chemickú reakciu v každodennom živote. Zakaždým, keď zapálite zápalku alebo sviečku alebo založíte oheň, uvidíte horiacu reakciu. Spaľovanie spája molekuly energie s kyslíkom za vzniku oxidu uhličitého a vody.
- Hrdza je bežná chemická reakcia. Postupom času sa na železe vytvorí červený, šupinatý povlak nazývaný hrdza. Toto je príklad oxidačnej reakcie. Medzi ďalšie každodenné príklady patrí tvorba memienok na medi a matovanie striebra.
- Miešanie chemikálií spôsobuje chemické reakcie. Prášok do pečiva a sóda bikarbóna plnia pri pečení podobné funkcie, no reagujú odlišne na ostatné ingrediencie, takže nie vždy môžete nahradiť inú. Ak v recepte skombinujete ocot a sódu bikarbónu alebo mlieko a prášok do pečiva, dochádza k dvojitej reakcii vytesnenia alebo metatézy (plus niekoľko ďalších). Zložky sa rekombinujú za vzniku plynného oxidu uhličitého a vody. Oxid uhličitý vytvára bublinky a pomáha pečenému „rásť“. Tieto reakcie sa v praxi javia ako jednoduché, ale často zahŕňajú niekoľko krokov.
- Batérie sú príkladom elektrochémie. Batérie využívajú elektrochemické alebo redoxné reakcie na premenu chemickej energie na elektrickú energiu.
- Trávenie. Počas trávenia prebiehajú tisíce chemických reakcií. Hneď ako si vložíte jedlo do úst, enzým vo vašich slinách nazývaný amyláza začne štiepiť cukry a iné sacharidy na jednoduchšie formy, ktoré vaše telo dokáže absorbovať. Kyselina chlorovodíková vo vašom žalúdku reaguje s jedlom, aby ju rozložila, a enzýmy rozkladajú bielkoviny a tuky, aby sa mohli vstrebať do krvi cez črevnú stenu.
- Acidobázické reakcie. Kedykoľvek zmiešate kyselinu (napr. ocot, citrónovú šťavu, kyselinu sírovú, kyselinu chlorovodíkovú) s alkáliou (napr. sóda bikarbóna, mydlo, čpavok, acetón), vykonávate acidobázickú reakciu. Tieto procesy sa navzájom neutralizujú, produkujú soľ a vodu. Chlorid sodný nie je jedinou soľou, ktorá môže vzniknúť. Napríklad, tu je chemická rovnica pre acidobázickú reakciu, ktorá produkuje chlorid draselný, bežnú náhradu stolovej soli: HCl + KOH → KCl + H2O.
- Mydlo a čistiace prostriedky. Čistia sa chemickými reakciami. Mydlo emulguje nečistoty, čo znamená, že olejové škvrny sa viažu na mydlo, takže ich možno odstrániť vodou. Čistiace prostriedky znižujú povrchové napätie vody, takže môžu interagovať s olejmi, sekvestrovať ich a zmyť.
- Chemické reakcie počas varenia. Varenie je jeden veľký praktický chemický experiment. Varenie využíva teplo na vyvolanie chemických zmien v potravinách. Napríklad, keď uvaríte vajce na tvrdo, sírovodík, ktorý vzniká zahrievaním vaječného bielka, môže reagovať so železom z vaječného žĺtka a okolo žĺtka sa vytvorí sivozelený prstenec. Keď varíte mäso alebo pečivo, Maillardova reakcia medzi aminokyselinami a cukrami vytvára hnedú farbu a požadovanú chuť.
Ďalšie príklady chemických a fyzikálnych javov
Fyzikálne vlastnosti opisujú vlastnosti, ktoré nemenia látku. Môžete napríklad zmeniť farbu papiera, ale stále je to papier. Môžete zovrieť vodu, ale keď paru zbierate a kondenzujete, je to stále voda. Môžete určiť hmotnosť kusu papiera a stále je to papier.
Chemické vlastnosti sú tie, ktoré ukazujú, ako látka reaguje alebo nereaguje s inými látkami. Keď sa kovový sodík umiestni do vody, prudko reaguje za vzniku hydroxidu sodného a vodíka. Dostatok tepla sa vytvára, keď vodík uniká do plameňa a reaguje so vzdušným kyslíkom. Na druhej strane, keď vložíte kúsok medeného kovu do vody, nedôjde k žiadnej reakcii. Chemická vlastnosť sodíka je teda taká, že reaguje s vodou, ale chemická vlastnosť medi je taká, že nereaguje.
Aké ďalšie príklady chemických a fyzikálnych javov možno uviesť? Chemické reakcie prebiehajú vždy medzi elektrónmi vo valenčných obaloch atómov prvkov periodickej tabuľky. Fyzikálne javy na nízkych energetických úrovniach jednoducho zahŕňajú mechanické interakcie - náhodné zrážky atómov bez chemických reakcií, ako sú atómy alebo molekuly plynu. Keď sú kolízne energie veľmi vysoké, integrita jadra atómov je narušená, čo vedie k štiepeniu alebo fúzii príslušných druhov. Spontánny rádioaktívny rozpad sa vo všeobecnosti považuje za fyzikálny jav.
Fyzikálne a chemické javy
Vykonávaním experimentov a pozorovaní sme presvedčení, že látky sa môžu meniť.
Zmeny látok, ktoré nevedú k tvorbe nových látok (s odlišnými vlastnosťami) sú tzv fyzikálnych javov.
1. Voda pri zahriatí sa môže zmeniť na paru a po ochladení - do ľadu .
2.Dĺžka medeného drôtu zmeny v lete a v zime: zvyšuje sa pri zahrievaní a klesá s chladením.
3.Objem vzduch v balóne sa zvyšuje v teplej miestnosti.
Nastali zmeny látok, ale voda zostala vodou, meď zostala meďou, vzduch zostal vzduchom.
Nové látky napriek ich zmenám nevznikli.
Skúsenosti
1. Skúmavku uzavrite zátkou, do ktorej je vložená hadička
2. Vložte koniec skúmavky do pohára s vodou. Skúmavku zohrejeme rukami. Objem vzduchu v ňom sa zväčšuje a časť vzduchu zo skúmavky uniká do pohára s vodou (uvoľňujú sa vzduchové bubliny).
3. Ochladzovaním skúmavky sa objem vzduchu zmenšuje a do skúmavky sa dostáva voda.
Záver. Zmeny objemu vzduchu sú fyzikálnym javom.
Úlohy
Uveďte 1–2 príklady zmien vyskytujúcich sa v látkach, ktoré možno nazvať fyzikálnym javom. Napíšte si príklady do zošita.
Chemický jav (reakcia) – fenomén, pri ktorom vznikajú nové látky.
Aké znaky možno použiť na určenie toho, čo sa stalo? chemická reakcia ? Niektoré chemické reakcie spôsobujú zrážanie. Ďalšími znakmi sú zmena farby pôvodnej látky, zmena jej chuti, uvoľňovanie plynov, uvoľňovanie alebo pohlcovanie tepla a svetla.
Pozrite si príklady takýchto reakcií v tabuľke.
Známky chemických reakcií |
||||
Zmena farby pôvodnej látky |
Zmena chuti pôvodnej látky |
Zrážky |
Uvoľňovanie plynu |
Objaví sa zápach |
Reakcia |
Podpísať |
Zmena farby |
|
Zmena chuti |
|
Uvoľňovanie plynu |
V živej i neživej prírode neustále prebiehajú rôzne chemické reakcie. Naše telo je tiež skutočnou továrňou chemických premien jednej látky na druhú.
Pozrime sa na niektoré chemické reakcie.
Sami nemôžete robiť experimenty s ohňom!!!
Skúsenosti 1
Podržíme nad ohňom kúsok bieleho chleba s organickou hmotou.
Pozorujeme:
1. zuhoľnatenie, to znamená zmena farby;
2. vzhľad zápachu.
Záver . Vyskytol sa chemický jav (vznikla nová látka - uhlie)
Skúsenosť 2
Pripravíme si pohár škrobu. Pridajte trochu vody a premiešajte. Potom kvapnite kvapku roztoku jódu.
Pozorujeme príznak reakcie: zmena farby (modré sfarbenie škrobu)
Záver. Došlo k chemickej reakcii. Škrob sa zmenil na inú látku.
Skúsenosť 3
1. V pohári rozpustite malé množstvo sódy bikarbóny.
2. Pridajte tam niekoľko kvapiek octu (môžete si vziať citrónovú šťavu alebo roztok kyseliny citrónovej).
Pozorujeme uvoľňovanie plynových bublín.
Záver. Uvoľňovanie plynu je jedným zo znakov chemickej reakcie.
Niektoré chemické reakcie sú sprevádzané uvoľňovaním tepla.
Úlohy
Vložte niekoľko kúskov surových zemiakov do sklenenej nádoby (alebo skla). Pridajte peroxid vodíka z domácej lekárničky. Vysvetlite, ako môžete určiť, že došlo k chemickej reakcii.