§ 9. Как узнать, что химическая реакция произошла? 37

Определения и обозначения

Химическая реакция — превращение одних веществ в другие вещества с новыми свойствами. Например, при реакции могут появиться газ, осадок или новое окрашенное вещество. Это понятие нужно, чтобы отличать образование новых веществ от простого изменения формы или состояния.

Исходные вещества — вещества, которые вступают в химическую реакцию. Именно их смешивают, нагревают или иным способом приводят во взаимодействие. По исходным веществам можно сравнить, что изменилось после опыта.

Продукты реакции — вещества, образующиеся в результате химической реакции. Они могут отличаться от исходных цветом, запахом, агрегатным состоянием и другими свойствами. Понятие помогает понять, что получилось после превращения.

Признаки химической реакции — наблюдаемые изменения, по которым можно предположить, что произошла химическая реакция. К ним относят газ, изменение цвета, осадок, тепло, свет и звук. Эти признаки нужны для наблюдения за опытом, но окончательный вывод делают с учётом причины изменения.

Как это устроено

При физическом изменении новое вещество не появляется: лёд превращается в воду, а бумагу можно разрезать на кусочки. Меняются только состояние, форма или размер вещества. При химической реакции частицы исходных веществ перестраиваются, поэтому возникают продукты с новыми свойствами.

Появление газа может указывать на химическую реакцию, потому что газообразный продукт образуется из исходных веществ. Его можно заметить по пузырькам, пене или шипению. Однако пузырьки бывают и при кипении или выходе воздуха из жидкости, поэтому важно установить причину наблюдения.

Изменение цвета, запаха или появление осадка связано с появлением веществ с другими свойствами. Новый цвет может показывать, что образовалось окрашенное вещество, а запах — что возникло летучее вещество. Осадок появляется, когда в растворе образуется твёрдое нерастворимое вещество.

Тепло, свет и звук возникают потому, что при перестройке частиц изменяется энергия. Если энергия выделяется, смесь нагревается, появляется свечение или хлопок; если поглощается, смесь может охладиться. Но нагревание от лампы или звук от удара сами по себе химическую реакцию не доказывают.

Одного внешнего признака бывает недостаточно, так как у него могут быть другие причины. Поэтому наблюдение сравнивают с состоянием веществ до опыта и по возможности ищут несколько признаков сразу. Чем точнее проведено сравнение, тем надёжнее вывод о появлении новых веществ.

Признаки химической реакции

Сначала определите, какой признак наблюдается, а затем найдите в третьем столбце его возможное объяснение. При проверке учитывайте, не могло ли изменение возникнуть по другой причине. Надёжнее всего опираться сразу на несколько признаков и сравнение с исходными веществами.

Разбор задач

Задача 1

К уксусу добавили пищевую соду. Наблюдаются пузырьки и шипение. Нужно определить, произошла ли химическая реакция.

1. Пузырьки показывают, что из смеси выделяется газ.
2. Уксус и сода были исходными веществами, а газ образовался после их взаимодействия.
3. Шипение подтверждает активное выделение газа, а не просто изменение формы вещества.

Ответ: химическая реакция произошла. Её признак — выделение газа, заметное по пузырькам и шипению.

Задача 2

Смешали два прозрачных раствора, после чего смесь стала мутной и на дне появился твёрдый слой. Нужно объяснить наблюдение.

1. До смешивания оба раствора были прозрачными, поэтому твёрдых частиц в них не было видно.
2. После смешивания возникла мутность и появился слой на дне, значит, образовалось твёрдое вещество.
3. Если это вещество не растворяется в растворе, его называют осадком. Появление нового осадка указывает на химическое превращение исходных веществ.

Ответ: вероятно, произошла химическая реакция. Её признак — образование нового нерастворимого вещества, то есть осадка.

Задача 3

Лёд растаял, а железный гвоздь покрылся рыжеватым налётом. Нужно определить, где физическое изменение, а где химическая реакция.

1. При таянии лёд превращается в воду, но состав вещества остаётся тем же. Это изменение агрегатного состояния, поэтому оно физическое.
2. Рыжеватый налёт на гвозде появился из-за образования другого вещества на поверхности железа.
3. Изменение цвета и появление нового налёта показывают химическое превращение, связанное с взаимодействием железа с веществами окружающей среды.

Ответ: таяние льда — физическое изменение, а покрытие гвоздя рыжеватым налётом — химическая реакция. Признаки реакции: новый цвет и образование нового вещества.

Типичные ошибки

Ошибка — считать любое изменение внешнего вида химической реакцией. Форму или агрегатное состояние можно изменить без появления нового вещества, например при разрезании бумаги или таянии льда. Проверьте, изменился ли состав вещества, а не только его вид.

Ошибка — делать вывод о реакции только по нагреванию. Смесь могла нагреться от плиты, батареи или солнечного света, поэтому тепло не обязательно выделилось внутри реакции. Проверьте, был ли внешний источник нагревания и появились ли другие признаки.

Ошибка — путать растворение с образованием нового вещества. Соль, растворённую в воде, часто можно получить обратно выпариванием воды, значит, состав соли не изменился. Проверьте, сохранились ли свойства вещества и можно ли его выделить обратно.

Ошибка — считать любой осадок признаком реакции. Твёрдые частицы могли быть примесью или просто нерастворившимся исходным веществом. Сравните состояние веществ до опыта и выясните, появился ли осадок именно после смешивания.

Связь с другими темами

До изучения темы нужно уметь различать вещества и физические явления, знать свойства веществ и их агрегатные состояния. Эти знания помогают понять, что именно изменилось во время опыта. Без такого сравнения легко принять физическое изменение за химическое.

Признаки реакций пригодятся при изучении состава веществ, горения и окисления, а также реакций кислот и щелочей. Во всех этих темах нужно устанавливать, какие исходные вещества взаимодействуют и какие продукты образуются. Наблюдения помогают описывать реакцию простыми словами.

Умение замечать признаки реакции важно для безопасности. По пузырькам, нагреванию, вспышке или резкому запаху можно вовремя понять, что опыт идёт активно. Поэтому любые химические опыты проводят осторожно и по правилам.

Что запомнить

• При химической реакции образуются новые вещества.
• Исходные вещества превращаются в продукты реакции.
• Основные признаки реакции — выделение газа, изменение цвета и образование осадка.
• Признаками реакции также могут быть изменение температуры, выделение света или звука.
• Физическое изменение не приводит к образованию нового вещества.
• Надёжный вывод делают по наблюдениям и сравнению с исходными веществами.