Чем химическое явление отличается от физического?
При физическом явлении меняются размер, форма или агрегатное состояние вещества, но после этого оно остаётся тем же самым веществом, как при таянии льда в воду. Химическое явление, или химическая реакция, превращает вещества в новые, с другими свойствами, как при превращении железа в ржавчину. Главный вопрос всегда один: образовалось ли новое вещество?
Физические явления: то же вещество, новый облик
При физическом явлении внешний вид вещества меняется, а его частицы остаются прежними. Резка бумаги, сминание банки, растягивание резинки и разбивание стекла — всё это физические явления. Кусочки становятся меньше или меняют форму, но по-прежнему остаются бумагой, металлом, резиной и стеклом.
Изменения агрегатного состояния — тоже физические явления. Когда лёд тает, он становится жидкой водой, а когда вода кипит, она превращается в пар, но каждая молекула по-прежнему H₂O; молекулы просто движутся быстрее и расходятся дальше друг от друга. Сухой лёд, то есть твёрдый углекислый газ, при −78,5 °C сразу превращается в газ. Это называется сублимацией, и этот газ по-прежнему CO₂.
Растворение сахара или соли в воде обычно считают физическим явлением, потому что твёрдое вещество можно получить обратно, дав воде испариться.
Химические явления: образуется что-то новое
При химическом явлении связи между атомами в исходных веществах разрываются, и атомы соединяются в новых сочетаниях. В результате получаются одно или несколько новых веществ с новыми свойствами. Сами атомы не уничтожаются, они лишь перегруппировываются.
Горение дерева, ржавление железа, варка яйца, выпечка пирога, скисание молока и переваривание пищи — всё это химические явления. Когда железо ржавеет, серый металл и газообразный кислород превращаются в рыхлое красновато-коричневое твёрдое вещество: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃. Когда на плите горит природный газ, метан и кислород превращаются в углекислый газ и воду: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O.
Признаки химического явления
Увидеть, как перегруппировываются атомы, нельзя, но можно искать подсказки. Пять самых распространённых признаков: изменение цвета, не связанное с простым смешиванием красок, выделение газа (пузырьки или шипение), образование твёрдого вещества при смешивании двух жидкостей (его называют осадком), изменение температуры и выделение света. Подсказкой может быть и появление нового запаха.
При смешивании пищевой соды с уксусом видны сразу два признака: смесь шипит, потому что образуется углекислый газ, и слегка охлаждается. Уравнение реакции: NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂. Горящая свеча выделяет тепло и свет, а разрезанное яблоко темнеет, реагируя с кислородом воздуха.
Подсказки могут вводить в заблуждение
Признаки — это намёки, а не доказательство. Кипящая вода образует пузырьки, но это всего лишь водяной пар, поэтому кипение — физическое явление. Смешав синюю и жёлтую краски, получаем зелёную, но краски лишь смешаны и не превратились в новое вещество. Светящаяся лампочка выделяет свет и тепло, но сама лампочка ни во что новое не превращается.
Чтобы определить наверняка, спросите себя, образовалось ли новое вещество с другой химической формулой. Полезной подсказкой служит и то, легко ли явление обратить: растаявший лёд снова замерзает, а сгоревшая спичка уже не станет спичкой. Впрочем, не каждое физическое явление легко обратить: разбитая тарелка так и остаётся разбитой.
Сравнение рядом
Сравнение пар делает разницу очевидной. Плавление масла — физическое явление, а горение тоста — химическое. Кипение воды — физическое явление, а пропускание электрического тока через воду, чтобы разложить её на газы водород и кислород, — химическое: 2H₂O → 2H₂ + O₂. Разрывание листа бумаги — физическое явление, а поджигание — химическое.
Химики говорят также о физических и химических свойствах. Физические свойства, такие как цвет, плотность и температура плавления, можно наблюдать, не изменяя вещество. Химические свойства, например способность гореть или реагировать с кислотой, проявляются только при химическом явлении.
Главное
- Физическое явление меняет размер, форму или состояние, но вещество остаётся тем же, как при таянии льда.
- Химическое явление перегруппировывает атомы в новые вещества с новыми свойствами, как при ржавлении железа.
- Признаки химического явления: изменение цвета, пузырьки газа, осадок, изменение температуры и свет.
- Признаки — это подсказки, а не доказательство: кипящая вода пузырится, но остаётся H₂O.
- Решающая проверка: образовалось ли новое вещество с другой химической формулой.
Проверьте себя
Три быстрых вопроса по этому уроку.
1. Что из этого является химическим явлением?
Показать ответ
Ржавление железа — При ржавлении железо и кислород превращаются в новое вещество — оксид железа(III).2. Кипящая вода образует пузырьки. Почему кипение всё же физическое явление?
Показать ответ
Пузырьки — это водяной пар, который по-прежнему H₂O — Пузырьки — то же вещество в другом состоянии, поэтому новое вещество не образовалось.3. Пищевая сода с уксусом при смешивании шипят. О чём говорит шипение?