Занятие № 30 -31 Признаки химических реакций

Кейс

В одном из пособий для трудовой школы по химии (1927 год) было дано задание: «Проследите со всею внимательностью все явления, которые происходят в то время, когда «ставится» самовар. Запишите, какие из этих явлений вы отнесете к физическим и какие - к химическим, начиная от наливания в самовар воды и закладки углей, не забыв зажигания спички и явлений, происходящих при этом, и кончая заваркой чая, наливанием его в стакан и растворением сахара. Обратите внимание, во что превратится уголь, не получилось ли радужных полос на медной крышке самовара около кувшина (внутренней трубы самовара)».

Задания:

1. Разберите данную ситуацию, проведите ее анализ.

2. Какие явления называются физическими?

3. Какие явления называются химическими?

4. Составьте список последовательных действий при чаепитии.

5. Какие из перечисленных вами действий при чаепитии относятся к физическим, а какие – к химическим явлениям?

Помните, мы видели, как одни вещества превращаются в другие. Сахар при нагревании темнеет и приобретает неприятный запах. Смесь лимонной кислоты и соды при добавлении воды «шипит», выделяя пузырьки газа. Химики говорят, что превращение одних веществ в другие - это химическая реакция.

В повседневной жизни мы постоянно встречаемся с такими превращениями. Например, при нагревании жидкий белок яйца превращается в твердое вещество, бензин в автомобиле сгорает, превращаясь в выхлопные газы, в костре из дерева образуется уголь и зола, молоко под действием специальных микроорганизмов превращается в йогурт, а стальные предметы со временем ржавеют. Но тут нас подстерегает одна сложность – дело в том, что процессы бывают химические и физические. Как их различить?

Давайте посмотрим на свечу. Она состоит из твердого парафина. Мы зажигаем фитиль и видим, что парафин становится жидким, плавится. А если вы свечу погасим, то увидим белый дымок – это тоже парафин. От нагревания в пламени он испаряется, а когда пламя погасло, то пар остыл и мы видим очень мелкие частички остывшего твердого парафина. Это процессы физические. Несмотря на то, что жидкий парафин не похож на твердый, это одно и то же вещество. Мы можем расплавить парафин и отлить из него свечу другой формы, или вообще не свечу. Но свойства его не изменятся. Если мы сделаем из одного предмета другой – например, из куска железа гвоздь, или расплавим свечу (свеча и жидкий парафин – это разные предметы), то такие процессы называют физическими. Предметы разные, но вещество, из которого они состоят – одно и то же. А теперь мы снова посмотрим на горящую свечу. Если нарисовать на ней горизонтальные деления через разные промежутки, то мы увидим, что парафин куда-то исчезает. И, в конце концов, весь парафин исчезнет, сгорит. Что с ним происходит, куда он исчезает? Он превращается в другие вещества. И такие процессы, в которых из одного вещества получается другое, называют химическими реакциями. Давайте попробуем исследовать химическую реакцию горения парафина, что для нее нужно, и во что парафин превращается.

Закроем горящую свечу стаканом. Что наблюдается? ________________________________________________________________________________________________________________________________

Для горения свечи необходим газ кислород, который содержится в воздухе. Когда в воздухе под стаканом весь кислород кончился, свеча погасла. Говорят, что кислород прореагировал с парафином свечи.

Внесем в пламя свечи холодное стекло. Что наблюдается? ________________________________________________________________________________________________________________________________

Парафин реагирует с кислородом воздуха, превращаясь в воду и уголь. А во что превращается уголь? Вы же не видите черных частичек угля над свечой?

Над свечой, конечно, не видите. Видите вы их в пламени свечи. Вспомните, какое пламя в газовой плите, и сравните со свечным. Какое даст больше света? Дело в том, что светится не само пламя, а раскаленные частички сажи, которые сгорают и превращаются в углекислый газ. Газ, на котором работает плита, очень похож по составу на парафин. Но углерода в нем меньше, чем в парафине и поэтому частичек сажи в пламени меньше и света газовая плита дает существенно меньше, чем свеча. Но ведь газовая плита и не предназначена для освещения. А вот пламя водорода, в котором вообще нет светящихся частичек, хотя и гораздо горячее пламени свечи, но света вообще почти не дает.

Так же, как и парафин реагируют с кислородом, образуя углекислый газ и воду, очень многие вещества: природный газ, бензин, древесина, спирт, бумага. И мы с вами, когда дышим, вдыхаем кислород, а выдыхаем углекислый газ. В нашем организме вещества, из которых состоит пища, тоже реагируют с кислородом, образуя углекислый газ и воду, хотя эти реакции и гораздо сложнее тех, что происходят при горении бензина.

Какие еще важные явления происходят при горении свечи? Происходит выделение энергии: свеча дает нам свет, а ее пламя –горячее. Природный газ, уголь и нефтепродукты сжигают, чтобы получить тепло для приготовления пищи и отопления домов, электроэнергию, энергию для передвижения автомобилей, самолетов, кораблей и т.д. В нашем организме при реакции пищи с кислородом энергия выделяется маленькими порциями, костер в животе у нас не горит. Всю энергию, которая нам необходима, мы получаем из этой реакции.

Как узнать, что происходит химическая реакция? Часто признаки реакции можно увидеть. Например, в ходе химической реакции горения мы наблюдаем выделение света и тепла. Тепло выделяется не только при горении, но и во многих других реакциях.

Интересно, что в ходе некоторых реакций тепло поглощается. Часто, для того, чтобы такая реакция прошла, необходимо вещества нагревать.

Смешаем лимонную кислоту и мел. При добавлении воды смесь будет «шипеть». В результате реакции выделяется газ, который и дает «шипящие» пузырьки и пену. Образование газа – это тоже признак реакции.

В некоторых реакциях можно увидеть изменение цвета. Возьмем крахмал, растворенный в воде (крахмальный клейстер) и добавим к нему раствор йода. Крахмальный клейстер бесцветен, разбавленный раствор йода имеет желто-коричневое окрашивание, а при их смешивании образуется синий раствор.

Иногда в ходе реакции в растворе может образоваться вещество, которое нерастворимо в воде. В этом случае частицы твердого вещества будут появляться в растворе и постепенно опускаться на дно сосуда. Химики при этом говорят, что выпадает осадок. Выпадение (и растворение) осадка – это тоже признак химической реакции.

Итак, признаками химической реакции являются: выделение света, выделение или поглощение тепла, изменение цвета, образование газа, выпадение или растворение осадка. Если мы наблюдаем эти изменения, можно определенно сказать, что протекает химическая реакция. Признаков реакции может быть несколько – при горении парафина выделяется тепло и свет, при взаимодействии мела и лимонной кислоты происходит выделение газа и растворение осадка. Реакции с четко видимыми признаками можно использовать для обнаружения веществ. Например, мы знаем, что у крахмала есть свойство образовывать синее окрашивание с раствором йода. Зная это, мы можем находить крахмал, например, в продуктах питания. Попробуем капнуть раствор йода на кусочек сырой картошки. Что наблюдаете? Есть ли в картошке крахмал? Точно так же можно проверить на наличие крахмала и другие продукты, только есть их после этого уже не стоит.

Или нам нужно проверить – есть ли в растворе кислота. Просто посмотрев на колбы, мы не сможем сказать – вот тут кислота, а тут вода. На вид они совершенно одинаковы. Но есть специальные вещества, которые реагируют с кислотами и изменяют цвет. Их называют индикаторами. И с их помощью мы легко можем отличить воду от кислоты.

Химику очень важно быть наблюдательным, уметь видеть, в каком случае и какие изменения происходят с веществами. А еще ему важно уметь сопоставлять факты, анализировать и мыслить логически, чтобы уметь обобщать свои наблюдения, находить в них закономерности и разрабатывать теории. Зная закономерности и теории химии можно предсказать многие свойства веществ.               

Четко видимые признаки проявляются далеко не в каждой реакции. И химикам приходится потрудиться, чтобы определить, прошла ли реакция, и какие именно вещества образовались. Современным химикам в этом очень помогают физики. Они создают приборы, которые помогают изучать вещества. Но и сегодня наблюдательность – очень важное качество ученого-химика.

Задания. Подумайте, о каких явлениях расскажут жители Цветочного города.

В одном сказочном городе на улице Колокольчиков жили малыши – коротыши. Самым главным из них был малыш по имени Знайка. От чтения книг Знайка сделался очень умным. Знайка утверждает: «… при нагревании вода превращается в пар, а при пропускании через нее электрического тока она превращается в два газообразных вещества – водород и кислород». __________________________________________________________

Жил здесь также знаменитый механик Винтик со своим помощником Шпунтиком. Они были похожи друг на друга, так как оба ходили в кожаных куртках. Винтик учил Незнайку «… при работе автомобильного двигателя бензин, испаряясь, образует с воздухом рабочую смесь, которая затем сгорает в цилиндрах…» _______________________________________

А когда Торопыжка схватился руками за горящую лампочку, то Гунька ему сказал: «Даже девчонки знают, что при включении в сеть электролампочка излучает не только свет, но и тепло!» _______________________________________________

 

 

Сахарин Сахариныч Сиропчик прославился тем, что очень любил газированную воду с сиропом. Для приготовления шипучего напитка кристаллы лимонной кислоты он растворял в воде и добавлял пищевую соду. При этом происходило обильное выделение газа _____________________________________________

 А Незнайка просто очень любил астрономию. Он умел делать из осколков битых бутылок увеличительные стекла, через которые можно было смотреть на Луну и на звезды. Последнее время он часто стал задумываться над вопросом, почему при сильном измельчении кусочек бесцветного стекла превращается в белый порошок.

_____________________________________________________________

ЗАПОМНИТЕ! Наблюдение одного какого – нибудь признака химической реакции еще не может служить полным доказательством, что произошла химическая реакция. Например, белый снег при таянии превращается в бесцветную воду. При кипячении воды выделяется газ (пар).