§ 5. Химическая реакция. Условия протекания химической реакции. Признаки химической реакции

Определения и обозначения

Химическая реакция — это превращение одних веществ в другие. Новые вещества отличаются от исходных составом и свойствами. В отличие от физического явления, например таяния льда, при реакции образуются вещества, которых раньше не было.

Исходные вещества — вещества, вступающие в химическую реакцию. Их также называют реагентами. Это понятие нужно, чтобы отличать вещества, с которых начинается превращение, от тех, которые появятся в его результате.

Продукты реакции — вещества, образующиеся в результате химической реакции. Они могут быть твёрдыми, жидкими или газообразными и часто обладают другими свойствами, чем реагенты. По продуктам определяют, какое превращение произошло.

Признаки химической реакции — наблюдаемые изменения, по которым можно предположить, что реакция произошла. К ним относят выделение газа, появление осадка, изменение цвета, запаха, температуры или света. Признак помогает заметить реакцию, но затем нужно выяснить, образовались ли новые вещества.

Как это устроено

При химической реакции атомы исходных веществ не исчезают и не превращаются в другие атомы. Разрушаются одни связи между атомами и возникают другие, поэтому частицы соединяются в новом порядке. Из-за этого продукты имеют иной состав и свойства, хотя общее число атомов каждого вида сохраняется.

Реакцию можно записать словами: сначала называют исходные вещества, затем ставят стрелку и записывают продукты. Например: сода + кислота → новые вещества. Стрелка означает не простое соседство веществ, а их превращение в результате реакции; по обе стороны записи находятся разные группы веществ.

Многим реакциям необходимы определённые условия, потому что частицам нужно сообщить энергию или создать возможность для их взаимодействия. Нагревание ускоряет движение частиц, свет может передавать энергию, а соприкосновение позволяет реагентам непосредственно взаимодействовать. Условие, запустившее реакцию, не всегда приходится поддерживать: после начала превращение иногда идёт само.

О реакции судят по наблюдаемым изменениям. Пузырьки могут указывать на выделение газа, мутность — на образование твёрдого осадка, а новая окраска — на появление другого вещества. Также смесь может нагреваться или охлаждаться, испускать свет либо приобретать новый запах.

Отдельное наблюдение ещё не является полным доказательством химической реакции. Например, пузырьки возникают не только при образовании газа, но и при кипении уже имеющейся жидкости. Поэтому признак сравнивают с условиями опыта и проверяют, появились ли вещества с новым составом и свойствами.

Признаки химической реакции и наблюдаемые проявления

Таблицу удобно использовать как памятку во время опыта: сначала фиксируют наблюдение, затем сопоставляют его с возможным признаком. После этого проверяют, связано ли изменение с образованием новых веществ. Один и тот же внешний эффект нужно объяснять с учётом условий опыта.

Разбор задач

Задача 1

При смешивании двух растворов появилась мутность и выпало твёрдое вещество. Укажите признак реакции и объясните, что нужно проверить.

1. Мутность и твёрдое вещество, отделившееся от раствора, указывают на образование осадка.
2. Образование осадка является признаком возможной химической реакции, потому что в растворе могло появиться новое твёрдое вещество.
3. Нужно проверить, действительно ли осадок имеет другой состав, чем исходные вещества, а не является, например, частицами плохо растворившегося реагента.

Ответ: наблюдается образование осадка. Следует установить, возникло ли новое вещество, поэтому одной мутности недостаточно для окончательного вывода.

Задача 2

Сравните таяние льда и горение свечи: где происходит химическая реакция и по каким признакам это можно определить?

1. При таянии лёд превращается в воду, но состав вещества не меняется: и лёд, и вода состоят из одного вещества.
2. При горении свечи реагируют вещества свечи и кислород воздуха, образуются новые вещества.
3. На реакцию горения указывают выделение теплоты и света, а также образование газообразных продуктов; физическое таяние таких продуктов не создаёт.

Ответ: химическая реакция происходит при горении свечи. Таяние льда является физическим явлением, а горение сопровождается образованием новых веществ, теплом и светом.

Задача 3

Для реакции двух веществ требуется нагревание. После начала превращения нагревание прекращают, но реакция продолжается. Объясните роль нагревания и назовите возможные признаки реакции.

1. Нагревание сообщило веществам энергию, необходимую для начала взаимодействия, поэтому оно было условием запуска реакции.
2. После начала образовались условия для дальнейшего превращения, и постоянный подвод тепла стал не нужен.
3. Возможными признаками будут выделение газа, появление осадка, изменение цвета, запаха или температуры, а также выделение света.

Ответ: нагревание запустило реакцию, но не обязательно поддерживало её. Признаки определяют по наблюдаемым изменениям и проверяют образованием новых веществ.

Типичные ошибки

Ошибка — считать любое изменение формы, размера или агрегатного состояния химической реакцией. Так думают, потому что внешне вещество меняется, но при физическом явлении его состав сохраняется. Проверьте себя вопросом: появилось ли новое вещество?

Ошибка — принимать пузырьки за безусловное доказательство реакции. Пузырьки могут появиться при кипении жидкости или выходе растворённого газа, когда новые вещества не образуются. Сопоставьте наблюдение с температурой и составом исходной жидкости.

Ошибка — смешивать условие реакции с её признаком. Нагревание может быть нужно для запуска превращения, а выделение газа — наблюдаемым результатом. Разделяйте вопрос «что вызвало реакцию?» и вопрос «что мы увидели?».

Ошибка — ожидать от каждой реакции всех признаков сразу. Одни реакции дают осадок, другие — тепло или изменение цвета, а некоторые почти незаметны. Проверяйте именно те проявления, которые возможны для данных веществ и условий.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что вещества состоят из частиц, а их химические свойства отличаются от физических. Это помогает объяснить, почему одинаковый внешний вид ещё не доказывает одинаковый состав.

Тема связана с различением физических явлений и изменений состава вещества. Такое различение позволяет не путать таяние, дробление или растворение с образованием новых веществ.

Понятия реагентов, продуктов, условий и признаков понадобятся при изучении химических уравнений, типов реакций и правил проведения опытов. Они помогают правильно читать запись реакции и объяснять наблюдения.

Что запомнить

• Химическая реакция — превращение исходных веществ в новые.
• Исходные вещества называют реагентами, образующиеся вещества — продуктами.
• При реакции атомы перегруппировываются, а не исчезают.
• Многим реакциям нужны определённые условия: нагревание, свет или соприкосновение веществ.
• О признаках реакции судят по наблюдаемым изменениям.
• Один внешний признак не всегда достаточен, чтобы доказать образование новых веществ.