§ 14. Химические явления. Горение

Определения и обозначения

Химическое явление — это превращение, при котором из одних веществ образуются другие. Такие превращения называют химическими реакциями. Например, при горении древесины возникают новые вещества, поэтому это не просто изменение её формы. Понятие помогает отличать образование новых веществ от изменений, при которых вещество остаётся прежним.

Исходные вещества — вещества, которые вступают в химическую реакцию, а продукты реакции — вещества, которые образуются в результате неё. При горении угля исходными являются уголь и кислород воздуха, а среди продуктов есть углекислый газ. Эти названия помогают понять, что было до превращения и что получилось после него. Состав продуктов зависит от того, какие вещества участвуют в реакции и как она проходит.

Горение — быстрое химическое превращение вещества при взаимодействии с кислородом, сопровождающееся выделением тепла, а часто и света. Вещество, которое может гореть, называют горючим. Кислород — газ, который есть в воздухе и необходим для горения. Эти понятия нужны, чтобы объяснить, почему огонь появляется и какие условия помогают его остановить.

Как это устроено

При химическом явлении частицы исходных веществ перестраиваются, и образуются вещества с другими свойствами. Поэтому после реакции может измениться цвет, появиться газ или выделиться тепло. Например, при горении угля нельзя получить обратно тот же кусок угля простым охлаждением: его состав изменился. Именно образование новых веществ отличает химическое явление от многих обычных изменений формы или состояния.

Некоторые признаки подсказывают, что могла произойти химическая реакция. Пузырьки могут говорить о выделении газа, а новый цвет — об изменении состава или появлении другого вещества. Иногда выделяются тепло и свет, как при горении. Но одного признака недостаточно: пузырьки могут появиться и при кипении воды, когда новых веществ не образуется, поэтому нужно разобраться, что именно изменилось.

Для горения необходимы одновременно горючее вещество, кислород и нагревание до температуры, при которой вещество начинает гореть. Нагревание помогает начаться превращению, а кислород участвует в реакции. Если отсутствует хотя бы одно из этих условий, устойчивое горение невозможно. Например, свеча под закрытым колпаком сначала горит, но постепенно гаснет, когда внутри становится мало кислорода.

Огонь прекращается, если устранить хотя бы одно условие горения. Воду применяют для охлаждения многих горящих предметов: температура падает, и вещество перестаёт поддерживать реакцию. Покрывало или специальный огнетушитель могут ограничить доступ кислорода, а удаление горючих предметов убирает то, что может загореться. Способ тушения выбирают с учётом того, что горит: водой нельзя тушить электроприборы под напряжением или горящее масло.

Физические и химические явления

Сначала спроси себя, появилось ли новое вещество: это главный способ отличить химическое явление от физического. Затем сравни наблюдение с примерами в таблице. Горение относится к химическим явлениям, потому что при нём исходное горючее превращается в другие вещества.

Разбор задач

Задача. Свечу зажгли, а затем накрыли прозрачным стаканом. Через некоторое время пламя погасло. Объясни, почему это произошло, и назови условие горения, которое изменилось. Нужно использовать сведения о горючем веществе, кислороде и нагревании, а не только сказать, что свеча перестала гореть. Разберём наблюдение последовательно.

1. Назовём горючее вещество: это материал свечи, который поддерживает горение. Пока свеча горит, вокруг неё есть воздух, содержащий кислород. Пламя выделяет тепло, поэтому условия для продолжения горения сначала сохраняются.
2. Учтём, что стакан ограничивает поступление нового воздуха к пламени. Кислород внутри стакана расходуется во время реакции, а его запас невелик. Поэтому через некоторое время кислорода становится недостаточно для продолжения горения.
3. Сопоставим результат с тремя условиями горения. Горючее вещество остаётся, и пламя до момента затухания выделяет тепло, но необходимого количества кислорода уже нет. Значит, исчезло одно из условий, и горение прекратилось.
4. Проверим объяснение: если бы причина была только в том, что свеча холодная, стакан не объяснял бы, почему пламя сначала продолжало гореть. Наблюдение показывает, что огонь погас не сразу, а после того, как кислород внутри ограниченного пространства расходовался. Это согласуется с условиями горения.

Ответ: свеча погасла, потому что под стакан поступало мало свежего воздуха, а кислород внутри постепенно расходовался. Для горения перестало хватать кислорода. Опыт нельзя проводить с открытым огнём без взрослого.

Типичные ошибки

• Считать любое изменение химическим явлением. Так думают, потому что в быту слово «изменилось» означает самые разные перемены. Проверь себя вопросом: образовалось ли новое вещество или изменились лишь форма и состояние старого?

• Называть появление пузырьков безусловным доказательством реакции. Пузырьки могут возникнуть при кипении, когда вода превращается в пар, но остаётся водой. Проверь, не объясняется ли наблюдение изменением состояния вещества, и ищи другие сведения о появлении новых веществ.

• Думать, что для горения достаточно только горючего вещества. Огонь действительно использует горючее, но ему также нужны кислород и нагревание. Проверь объяснение по трём условиям: горючее, кислород, достаточное нагревание.

• Считать, что горение прекращается только тогда, когда заканчивается всё горючее. Этого можно не заметить, потому что пламя гаснет и при нехватке кислорода или охлаждении. Проверь, какое именно условие устранили: убрали горючее, ограничили кислород или снизили температуру.

Связь с другими темами

Понятие вещества помогает сравнивать то, что было до явления и что получилось после него. Знания о воздухе нужны, чтобы понять роль кислорода в горении. Наблюдения за нагреванием и охлаждением объясняют, почему температура влияет на начало и прекращение огня. Различение физических и химических явлений пригодится при изучении свойств веществ и природных процессов.

Что запомнить

• При химическом явлении из исходных веществ образуются новые вещества.
• Изменение цвета, появление газа, тепла или света может быть признаком реакции, но его нужно правильно объяснить.
• Для горения нужны горючее вещество, кислород и нагревание.
• Чтобы остановить горение, достаточно устранить хотя бы одно из его условий.