Физические и химические явления

При физических явлениях могут изменяться физические свойства вещества, но само оно остается неизменным. Измель­чение вещества, изменение его объема при нагрева­нии, изменение агрегатного состояния при плавлении, затвердевании, испарении и конденсации – все это физичес­кие явления. В этих случаях изменяется только агрегатное состояние или форма вещества, а не само вещество.

При химических явлениях протекают химические реакции, в ходе которых из исходных веществ образуются новые. Одной из самых известных химических реакций является горение. Например, при горении свечи происходит взаимодействие парафина, из которого она изготовлена, с кислородом, содержащимся в воздухе, и образуются новые вещества – углекислый газ и вода. Когда железный предмет ржавеет, на его поверхности появляется рыхлый слой ржавчины. Это тоже химическое явление, так как при ржавлении образуется новое вещество – оксид железа.

В большинстве случаев хи­ми­чес­кие реакции со­про­вож­да­ют­ся такими физическими явлениями, как выделение теплоты, расширение, плавление или испарение веществ. В ходе химической реакции может измениться давление газообраз­ных веществ или возникнуть световой эффект (например, при горении).

Одновременное протекание физических и химических явлений можно наблюдать, например, при выпечке пирога. В этом случае выделяется вода в виде пара, а с веществами, содержащимися в тесте, происходят различные химические превращения. Если мы, например, слишком сильно нагреем пирог, он почернеет. Это происходит потому, что часть веществ при разложении обугливается – это следствие протекающей химической реакции.

Как определить, протекает ли химическая реакция? Ее приз­на­ками могут быть световой эффект (появление пламени) или изменение окраски реагирующих веществ. Иногда об образовании нового вещества можно судить по появивше­му­ся запаху или образованию осадка, а также по выделе­нию газа. Часто о ходе реакции свидетельствует повышение температуры смеси, так как многие химические ре­акции сопровождаются выделением теплоты. Однако не­которые реакции могут сопровождаться поглощением теп­лоты, и температура смеси реагирующих веществ может умень­шать­ся. Иногда во время реакции может возникать зву­ко­вой эффект, например, треск дров при горении.

Все перечисленное выше – это внешние признаки протека­ния реакции. Однако о химической реакции далеко не всегда можно судить по внешним признакам. Кроме того, некоторые признаки химической реакции (например, испускание света) также могут возникать в результате физического явления. В этом случае протекание химической реакции можно подтвер­дить изменением других свойств веществ (плотности, элек­тро­проводности и др.). В ходе химической реакции образу­ют­ся новые вещества, свойства которых отличаются от свойств исходных веществ.

Иногда бывает трудно определить протекание химической реакции по внешним признакам, но на сегодняшний день у химиков имеются очень точные измерительные приборы, с помощью которых можно изучать превращения веществ.

Одни химические реакции начинаются сразу же после сме­ши­вания веществ, а для других нужно создать особые усло­вия. Например, если на известняк капнуть соляной кислоты, химическая реакция начнется сразу. Но для получения нега­шеной извести путем разложения известняка его необходимо сильно нагреть.

Чтобы химическая реакция началась, в некоторых случаях смесь веществ необходимо поджечь, причем дальнейшее протекание реакции дополнительного нагревания не требует, так как в ее ходе выделяется достаточное количество тепло­ты. Примером такого превращения служит реакция горения. Некоторые реакции происходят под воздействием света (фо­тосинтез в растениях) или электрического тока (разло­же­ние воды на водород и кислород при электролизе).

При всех названных выше условиях исходным веществам для начала реакции нужна энергия – тепловая (при нагре­вании или поджигании), световая или электрическая.

Химические реакции могут протекать с очень разной скоро­стью. Одни реакции протекают почти мгновенно (например, взрывные реакции), другие настолько медленны, что их про­те­кание почти незаметно (например, различные химические изменения горных пород в земной коре, в том числе карсто­вые явления). Большое количество химических реакций про­текают с умеренной скоростью, поэтому можно легко наблю­дать за их ходом. Такой реакцией является, например, реак­ция металла с раствором кислоты.