§ 15. Окисление.

Определения и обозначения

Окисление — соединение вещества с кислородом. Кислород может соединяться с веществом не только при ярком огне: например, на разрезанном яблоке постепенно появляется тёмная поверхность. Это понятие помогает заметить общий признак разных изменений веществ.

Медленное окисление — постепенное соединение вещества с кислородом без заметного пламени. Такой процесс не всегда легко увидеть сразу: изменения могут накапливаться долго. Это понятие помогает отличать тихие и постепенные изменения от горения.

Горение — быстрое окисление, сопровождающееся выделением тепла и часто света. Например, при горении свечи можно увидеть пламя и почувствовать тепло. Понятие объясняет, почему горение заметно и почему его используют для получения тепла и света.

Ржавление — медленное окисление железа во влажном воздухе, при котором образуется ржавчина. Например, оставленный надолго мокрый гвоздь может покрыться рыжим налётом. Это понятие помогает понять, почему железные вещи нужно защищать от влаги.

Как это устроено

Для окисления необходим кислород: именно он соединяется с другим веществом. Кислород есть в воздухе, который окружает предметы, но сам воздух — смесь нескольких газов, а не чистый кислород. Поэтому железный предмет может постепенно изменяться, даже если его никто не нагревает. Потемнение яблока после разрезания тоже происходит потому, что открытая поверхность соприкасается с воздухом и кислородом.

Железо ржавеет, потому что его частицы постепенно соединяются с кислородом. Во влажном воздухе этот процесс идёт легче, поэтому мокрые или хранящиеся в сырости железные предметы ржавеют быстрее. Ржавчина не появляется за мгновение: чтобы образовался заметный налёт, требуется время. Если держать железо сухим и закрыть его от воздуха защитным покрытием, ржавление можно замедлить.

При горении вещество соединяется с кислородом намного быстрее, чем при ржавлении. Из-за быстрого изменения выделяется тепло, а часто и свет, поэтому мы замечаем пламя или свечение. Например, горящая свеча нагревает окружающий воздух и светит. Чтобы горение началось, кроме горючего вещества и кислорода нужны условия для начала процесса, например нагрев.

Медленное окисление и горение различаются прежде всего скоростью и заметными признаками. Ржавчина образуется постепенно, без пламени, а тепло при ржавлении обычно нельзя почувствовать. Горение происходит быстро, выделяет тепло и часто свет, поэтому его легко заметить. Чтобы горение продолжалось, кислород должен поступать к горящему веществу; если закрыть пламя свечи стаканом, запас кислорода внутри постепенно расходуется, и огонь гаснет.

Сравнение медленного окисления и горения

Сначала выбери признак, который нужно сравнить, а затем прочитай обе ячейки в этой строке. Так удобно увидеть, что процессы объединяет соединение с кислородом, но скорость и заметные проявления у них разные. Примеры в последней строке помогают связать признаки с явлениями из повседневной жизни.

Разбор задач

Задача 1. Железный гвоздь долго лежал во влажном месте. Нужно определить, что с ним произошло. Вспомним, как меняется железо при контакте с кислородом и влагой.

1. Проверяем, из какого вещества сделан предмет: гвоздь железный. Железо может соединяться с кислородом из воздуха. Значит, такое изменение подходит к понятию окисления.
2. Учитываем условие: гвоздь долго находился во влажном месте. Влага способствует постепенному образованию ржавчины на железе. Поскольку процесс длится долго и не сопровождается пламенем, он медленный.

Ответ: гвоздь ржавеет; это медленное окисление железа.

Задача 2. Нужно выбрать горение среди трёх случаев: ржавление гвоздя, горение свечи и потемнение разрезанного яблока. Для этого сравним скорость изменений и наличие пламени. Одного факта, что предмет изменился, недостаточно, чтобы назвать процесс горением.

1. Ржавление гвоздя происходит постепенно, и пламени при этом нет. Значит, это медленное окисление, а не горение. Такие признаки исключают первый случай.
2. Горящая свеча быстро выделяет тепло и свет, обычно заметно пламя. Это соответствует признакам горения. Потемнение яблока происходит постепенно и без пламени.

Ответ: горение происходит в случае со свечой.

Задача 3. Свечу зажгли и накрыли стаканом, после чего пламя погасло. Нужно объяснить, почему это произошло. Свеча продолжает гореть только при наличии кислорода вокруг пламени.

1. Сначала кислород из воздуха внутри стакана поддерживает горение. При этом он постепенно расходуется, потому что соединяется с веществом свечи. Стакан мешает новому воздуху поступать к пламени.
2. Когда кислорода становится недостаточно, горение не может продолжаться. Поэтому пламя гаснет, хотя свеча остаётся внутри стакана. Это показывает, что одного горючего вещества для горения недостаточно.

Ответ: пламя гаснет, потому что запас кислорода под стаканом расходуется, а новый кислород не поступает.

Типичные ошибки

Ошибка — считать окислением только горение. Так думают, потому что пламя хорошо заметно, а медленные изменения легко пропустить. Проверь себя: ржавчина появляется без огня, но железо при этом соединяется с кислородом.

Ошибка — думать, что ржавчина появляется мгновенно. Рыжий налёт заметен, поэтому кажется, будто он возникает сразу, но железо ржавеет постепенно. Проверь себя: вспомни, что гвоздю нужно долго находиться во влажном месте, чтобы покрыться ржавчиной.

Ошибка — путать кислород с воздухом. Это легко сделать, потому что кислород находится в воздухе и участвует в дыхании и горении. Но воздух состоит из нескольких газов, а кислород — только один из них. Проверь себя: говори «кислород содержится в воздухе», а не «воздух — это кислород».

Ошибка — считать, что для горения достаточно одного горючего вещества. Кажется, будто сухая бумага должна загореться сама, но для горения необходим и кислород, а также условия для его начала. Проверь себя: назови все условия — горючее вещество, доступ кислорода и начало горения, например нагрев. Если кислорода не хватает, горение прекращается.

Связь с другими темами

Чтобы понять окисление, нужно знать, что воздух — смесь газов и содержит кислород. Эта тема связана со свойствами веществ и изменениями, которые происходят с ними: например, железо при ржавлении превращается в покрытую ржавчиной поверхность. Знание о горении помогает понять правила пожарной безопасности и способы тушения пожара. Например, перекрытие доступа кислорода может остановить огонь.

Что запомнить

• Окисление — соединение вещества с кислородом.
• Окисление бывает медленным и быстрым.
• Горение — быстрое окисление.
• При горении выделяются тепло и часто свет.
• Ржавление железа — пример медленного окисления.
• Для горения необходим кислород.