§ 8. Чем различаются химические и физические явления? 34

Определения и обозначения

Физическое явление — изменение состояния, формы, размеров или положения тела без образования новых веществ. Например, лёд может стать водой, а проволока — согнуться. Это понятие нужно, чтобы отличать изменения внешнего вида и состояния от превращений самого вещества.

Химическое явление — превращение одних веществ в другие, обладающие новыми свойствами. При ржавлении железа появляется ржавчина, а при горении бумаги образуются другие вещества. Определение помогает понять, что главное здесь — не просто изменение вида, а изменение состава.

Химическая реакция — процесс превращения исходных веществ в новые вещества. Исходные вещества участвуют в реакции, а продукты реакции получаются в её результате. Этот термин используют, когда нужно назвать сам процесс химического превращения.

Признак химической реакции — наблюдаемое изменение, по которому можно предположить образование нового вещества: выделение газа, появление осадка, изменение цвета, запаха, тепла или света. Признак помогает заметить реакцию во время опыта. Однако один признак ещё нужно правильно объяснить и проверить.

Как это устроено

При физическом явлении частицы вещества не превращаются в частицы другого вещества, поэтому состав сохраняется. Меняется их расположение, расстояние между ними или движение. Поэтому вода при замерзании становится льдом, но остаётся водой по составу, а разрезанный кусок дерева не перестаёт быть деревом.

Химическое явление происходит тогда, когда частицы исходных веществ соединяются или перестраиваются по-новому. В результате появляются вещества с другим составом и свойствами: например, железо постепенно соединяется с веществами воздуха и покрывается ржавчиной. Именно образование новых веществ отличает химическое превращение от изменения формы или состояния.

Наблюдать химическую реакцию помогают её признаки: газ может выделяться пузырьками, нерастворимое вещество — выпадать в осадок, а цвет или запах — изменяться. Тепло и свет тоже могут появляться при реакции, но похожие изменения бывают и при физических процессах. Поэтому одного признака недостаточно: нужно выяснить, не объясняется ли он кипением, нагреванием или смешиванием без образования нового вещества.

Реакции могут начинаться или ускоряться при разных условиях. Нагревание даёт частицам больше энергии, свет запускает некоторые превращения, а соприкосновение позволяет веществам взаимодействовать; электрический ток также способен вызвать реакцию. В горящей свече воск сначала плавится под действием тепла, а затем пары воска реагируют с кислородом. Значит, одно и то же вещество в разных этапах процесса может участвовать и в физическом, и в химическом явлении.

Сравнение физических и химических явлений

Пользуйся таблицей, начиная со строки о новых веществах: это главный способ различения явлений. Затем проверь признаки и возможность обратного превращения. Последний признак помогает сделать предположение, но не заменяет выяснение состава вещества.

Разбор задач

Задача 1

Распределите по двум группам таяние снега, ржавление гвоздя, кипение воды, горение бумаги и разбивание стекла. Нужно определить, появляются ли при каждом явлении новые вещества. Внешнее изменение само по себе ещё не означает химическую реакцию.

1. При таянии снега лёд превращается в воду, а при кипении вода становится паром. Состав воды сохраняется, поэтому это физические явления.
2. Разбивание стекла меняет его размеры и форму, но осколки остаются стеклом. Это тоже физическое явление.
3. При ржавлении гвоздя и горении бумаги образуются вещества с новыми свойствами. Эти явления относятся к химическим.

Ответ: физические явления — таяние снега, кипение воды, разбивание стекла; химические — ржавление гвоздя и горение бумаги.

Задача 2

При нагревании смеси соды и уксуса появились пузырьки газа. Нужно определить, что произошло, и назвать наблюдаемый признак. Важно отличить выделение нового газа от пузырьков водяного пара при обычном кипении.

1. Сода и уксус соприкасаются и взаимодействуют, поэтому рассматриваем не только нагревание, но и состав смеси.
2. В результате взаимодействия выделяется газ, которого не было в исходных веществах в таком виде.
3. Пузырьки газа — наблюдаемый признак образования нового вещества и химической реакции.

Ответ: произошло химическое явление, а его признак — выделение газа. Одно нагревание без взаимодействия веществ могло бы вызвать только физическое изменение.

Задача 3

Свеча горит: воск сначала плавится, а затем при горении образуются газообразные продукты. Нужно указать физическое и химическое явления в одном процессе. Для этого разделим происходящее на последовательные этапы.

1. Тепло пламени плавит твёрдый воск, и он становится жидким. Состав воска не меняется, поэтому это физическое явление.
2. Часть воска испаряется и смешивается с кислородом воздуха у пламени. Пары воска вступают в химическую реакцию.
3. Образуются новые газообразные вещества с другими свойствами. Это химическое явление, или горение.

Ответ: плавление и испарение воска — физические явления, а его горение с образованием новых газов — химическое явление.

Типичные ошибки

Ошибка — считать любое изменение внешнего вида химическим явлением. Изменение формы, размеров или состояния без появления нового вещества является физическим. Проверь себя вопросом: осталось ли вещество тем же по составу?

Ошибка — считать растворение вещества химической реакцией только потому, что оно стало невидимым. Вещество может равномерно распределиться в воде и сохраниться. Проверка простая: можно ли вернуть его, например выпарив воду, и появились ли вообще новые свойства?

Ошибка — делать вывод о реакции по одному признаку, например по нагреванию. Тепло может быть причиной плавления или кипения, то есть физического изменения. Сравни несколько наблюдений и выясни, образовалось ли новое вещество.

Ошибка — путать исходные вещества и продукты реакции. Исходные вещества участвуют в превращении, а продукты появляются после него. Чтобы не ошибиться, назови, что было в начале, и отдельно укажи, что образовалось.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что вещества имеют определённые свойства и могут находиться в разных агрегатных состояниях. Это помогает отличать изменение состояния от появления нового вещества. Например, лёд, вода и водяной пар имеют один состав.

Тема связана со строением вещества, агрегатными переходами и круговоротом веществ в природе. Изменение движения и расположения частиц объясняет физические явления, а превращение частиц — химические. В природе оба типа процессов постоянно сменяют друг друга.

Различение явлений пригодится при изучении химических реакций, горения и окисления. Оно также помогает объяснять природные процессы: ржавление, разложение остатков организмов и образование осадков. Главный навык — связывать наблюдаемый признак с составом вещества.

Что запомнить

• Физическое явление не приводит к образованию новых веществ.
• Химическое явление — это превращение одних веществ в другие.
• Химические явления называют химическими реакциями.
• Признаками реакции могут быть выделение газа, осадка, изменение цвета или запаха, выделение тепла и света.
• Нагревание, свет, соприкосновение веществ и электрический ток могут вызывать химические реакции.
• В одном процессе могут сочетаться физические и химические явления.
• Главный вопрос при различении явлений: образовалось ли новое вещество.