העולם סביבנו, על כל העושר והמגוון שבו, חי על פי חוקים שקל למדי להסביר אותם בעזרת מדעים כמו פיזיקה וכימיה. ואפילו חייו של אורגניזם מורכב כל כך כאדם מבוססים על לא יותר מאשר תופעות ותהליכים כימיים.

הגדרות ודוגמאות

דוגמה אלמנטרית היא קומקום שהועלה באש. לאחר זמן מה, המים יתחילו להתחמם, ואז ירתחו. נשמע שריקה אופיינית, סילוני קיטור יעופו מצוואר הקומקום. מאיפה זה בא, כי זה לא היה במקור בכלים! כן, אבל מים, בטמפרטורה מסוימת, מתחילים להפוך לגז, משנים את מצבם הפיזי מנוזל לגזי. הָהֵן. הם נשארו אותם מים, רק עכשיו בצורת קיטור. זה

ונראה תופעות כימיות אם נשים שקית של עלי תה במים רותחים. מים בכוס או בכלי אחר יהפכו לאדום-חום. תתרחש תגובה כימית: בהשפעת החום, עלי התה יתחילו להעלות אדים, ולשחרר פיגמנטים צבעוניים ותכונות טעם הגלומות בצמח זה. נקבל חומר חדש - משקה בעל מאפייני איכות ספציפיים וייחודיים. אם נוסיף שם כמה כפות סוכר, הוא יתמוסס (תגובה פיזית), והתה יהפוך למתוק.לכן, תופעות פיזיקליות וכימיות לרוב קשורות ותלויות זו בזו. לדוגמה, אם אותה שקית תה מונחת במים קרים, לא תתרחש תגובה, עלי תה ומים לא יתקשרו, וגם הסוכר לא ירצה להתמוסס.

לפיכך, תופעות כימיות הן כאלה שבהן חומרים מסוימים הופכים לאחרים (מים לתה, מים לסירופ, עצי הסקה לאפר וכו') אחרת, תופעה כימית נקראת תגובה כימית.

תופעות פיזיקליות נקראות תופעות שבהן ההרכב הכימי של חומר נשאר זהה, אך גודל הגוף, הצורה וכו' משתנה. (מעיין מעוות, מים קפואים לקרח, ענף עץ שבור לשניים).

תנאי התרחשות והתרחשות

אנו יכולים לשפוט אם תופעות כימיות ופיזיקליות מתרחשות לפי סימנים ושינויים מסוימים הנצפים בגוף או בחומר מסוים. לכן, רוב התגובות הכימיות מלוות ב"סימני הזיהוי" הבאים:

• כתוצאה או במהלך משקעים כאלה;
• יש שינוי בצבע החומר;
• גז יכול להשתחרר, למשל, פחמן חד חמצני במהלך הבעירה;
• יש ספיגה או, להיפך, שחרור של חום;
• פליטת אור אפשרית.

על מנת שניתן יהיה לצפות בתופעות כימיות, כלומר. מתרחשות תגובות, יש צורך בתנאים מסוימים:

• החומרים המגיבים חייבים להיות במגע, להיות במגע זה עם זה (כלומר, יש לשפוך את אותם עלי תה לספל מים רותחים);
• עדיף לטחון את החומרים, ואז התגובה תתקדם מהר יותר, האינטראקציה תתרחש מוקדם יותר (סביר יותר שסוכר-חול יתמוסס, יימס במים חמים מאשר גבשושי);
• על מנת שיתרחשו תגובות רבות, יש צורך לשנות את משטר הטמפרטורה של הרכיבים המגיבים, לקרר או לחמם אותם לטמפרטורה מסוימת.

ניתן לצפות בתופעה הכימית באופן אמפירי. אבל אתה יכול לתאר את זה על נייר באמצעות תגובה כימית כימית).

חלק מהתנאים הללו פועלים גם להתרחשות של תופעות פיזיקליות, למשל, שינוי בטמפרטורה או מגע ישיר של עצמים, גופים זה עם זה. לדוגמה, אם אתה מכה את ראש המסמר חזק מספיק עם פטיש, הוא יכול לעוות, לאבד את צורתו הרגילה. אבל היא תישאר ראש מסמר. לחלופין, כאשר אתה מדליק את המנורה החשמלית ברשת, חוט הטונגסטן שבתוכה יתחיל להתחמם ולהאיר. עם זאת, החומר ממנו עשוי החוט יישאר אותו טונגסטן.

התיאור של תהליכים ותופעות פיזיקליים מתרחש באמצעות נוסחאות פיזיקליות, פתרון בעיות פיזיקליות.

אני בטוח ששמת לב יותר מפעם אחת משהו כמו טבעת הכסף של אמא מתכהה עם הזמן. או איך מסמר מחליד. או איך בולי עץ נשרפים לאפר. ובכן, בסדר, אם אמא לא אוהבת כסף, ומעולם לא הלכת לטייל, ראית בדיוק איך מבשלים שקית תה בכוס.

מה משותף לכל הדוגמאות הללו? והעובדה שכולן הן תופעות כימיות.

תופעה כימית מתרחשת כאשר חומרים מסוימים הופכים לאחרים: לחומרים חדשים יש הרכב שונה ותכונות חדשות. אם אתם זוכרים גם פיזיקה, אז זכרו שתופעות כימיות מתרחשות ברמה המולקולרית והאטומית, אך אינן משפיעות על הרכב גרעיני האטומים.

מנקודת מבט של כימיה, זו לא יותר מתגובה כימית. ולכל תגובה כימית, ניתן בהכרח לזהות תכונות אופייניות:

• עלול להיווצר משקעים במהלך התגובה;
• צבע החומר עשוי להשתנות;
• התוצאה של התגובה עשויה להיות התפתחות גז;
• חום יכול להשתחרר או להיספג;
• התגובה עשויה להיות מלווה גם בשחרור של אור.

כמו כן, רשימה של תנאים הדרושים להתרחשות תגובה כימית הוגדרה זה מכבר:

• איש קשר:כדי להגיב, החומרים חייבים לבוא במגע.
• שְׁחִיקָה:עבור מהלך מוצלח של התגובה, החומרים הנכנסים אליו חייבים להיות מרוסקים דק ככל האפשר, באופן אידיאלי - מומס;
• טֶמפֶּרָטוּרָה:תגובות רבות מאוד תלויות ישירות בטמפרטורת החומרים (לרוב יש צורך לחמם אותם, אך חלקם להיפך - לקרר לטמפרטורה מסוימת).

על ידי כתיבת משוואת תגובה כימית באותיות ובמספרים, אתה מתאר בכך את המהות של תופעה כימית. וחוק שימור המסה הוא אחד הכללים החשובים ביותר בעריכת תיאורים כאלה.

תופעות כימיות בטבע

אתה כמובן מבין שהכימיה לא מתרחשת רק במבחנות במעבדת בית הספר. התופעות הכימיות המרשימות ביותר שתוכלו לצפות בטבע. ומשמעותם כה גדולה שלא היו חיים על פני כדור הארץ אלמלא חלק מהתופעות הכימיות הטבעיות.

אז, קודם כל, בואו נדבר על פוטוסינתזה. זהו התהליך שבו צמחים סופגים פחמן דו חמצני מהאטמוספירה ומייצרים חמצן בחשיפה לאור השמש. אנו נושמים את החמצן הזה.

באופן כללי, הפוטוסינתזה מתרחשת בשני שלבים, ויש צורך בתאורה עבור אחד בלבד. מדענים ערכו ניסויים שונים ומצאו שהפוטוסינתזה מתרחשת גם באור נמוך. אבל עם עלייה בכמות האור, התהליך מואץ מאוד. כמו כן, נצפה שאם האור והטמפרטורה של הצמח מוגברים בו-זמנית, קצב הפוטוסינתזה עולה עוד יותר. זה קורה עד גבול מסוים, ולאחר מכן עלייה נוספת בתאורה מפסיקה להאיץ את הפוטוסינתזה.

תהליך הפוטוסינתזה כולל פוטונים הנפלטים מהשמש, ומולקולות פיגמנט מיוחדות של צמחים - כלורופיל. בתאי הצמח הוא נמצא בכלורופלסטים, וזה מה שהופך את העלים לירוקים.

מנקודת מבט כימית, פוטוסינתזה היא שרשרת של טרנספורמציות שמביאות לחמצן, מים ופחמימות כמאגר אנרגיה.

בתחילה, האמינו כי חמצן נוצר כתוצאה מפיצול פחמן דו חמצני. אולם מאוחר יותר, קורנליוס ואן ניאל גילה שחמצן נוצר כתוצאה מפוטוליזה של מים. מחקרים אחרונים אישרו השערה זו.

ניתן לתאר את מהות הפוטוסינתזה באמצעות המשוואה הבאה: 6CO 2 + 12H 2 O + אור \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O.

נְשִׁימָה, כולל שלנו איתך, – זו גם תופעה כימית. אנו שואפים את החמצן המיוצר על ידי צמחים ונושפים פחמן דו חמצני.

אבל לא רק פחמן דו חמצני נוצר כתוצאה מהנשימה. העיקר בתהליך זה הוא שבגלל הנשימה משתחררת כמות גדולה של אנרגיה, ושיטה זו להשגתה יעילה מאוד.

בנוסף, תוצאת הביניים של שלבי נשימה שונים היא מספר רב של תרכובות שונות. ואלה, בתורם, משמשים בסיס לסינתזה של חומצות אמינו, חלבונים, ויטמינים, שומנים וחומצות שומן.

תהליך הנשימה מורכב ומחולק למספר שלבים. כל אחד מהם משתמש במספר רב של אנזימים הפועלים כזרזים. ערכת התגובות הכימיות של הנשימה כמעט זהה בבעלי חיים, בצמחים ואפילו בחיידקים.

מנקודת מבט של כימיה נשימה היא תהליך של חמצון של פחמימות (כאופציה: חלבונים, שומנים) בעזרת חמצן, כתוצאה מהתגובה מתקבלים מים, פחמן דו חמצני ואנרגיה שהתאים אוגרים ב. ATP: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 \u003d CO 2 + 6H 2 O + 2.87 * 10 6 J.

אגב, אמרנו למעלה שתגובות כימיות יכולות להיות מלווה בפליטת אור. במקרה של נשימה והתגובות הכימיות הנלוות אליה, זה גם נכון. זוהר (זוהר) יכול כמה מיקרואורגניזמים. למרות שהיעילות האנרגטית של הנשימה יורדת.

שְׂרֵפָהמתרחשת גם בהשתתפות חמצן. כתוצאה מכך, עץ (ודלקים מוצקים אחרים) הופך לאפר, חומר בעל הרכב ותכונות שונות לחלוטין. בנוסף, במהלך תהליך הבעירה משתחררת כמות גדולה של חום ואור, כמו גם גז.

כמובן, לא רק חומרים מוצקים נשרפים, אבל בעזרתם היה נוח יותר לתת דוגמה מקרה זה.

מנקודת מבט כימית, בעירה היא תגובה חמצונית המתמשכת במהירות גבוהה מאוד. ובקצב תגובה מאוד מאוד גבוה, יכול להתרחש פיצוץ.

באופן סכמטי, ניתן לכתוב את התגובה כך: חומר + O 2 → תחמוצות + אנרגיה.

כתופעה כימית טבעית, אנו רואים ו ריקבון.

למעשה, זהו תהליך זהה לבעירה, רק שהוא מתקדם הרבה יותר לאט. ריקבון הוא אינטראקציה של חומרים מורכבים המכילים חנקן עם חמצן בהשתתפות מיקרואורגניזמים. נוכחות של לחות היא אחד הגורמים התורמים להתרחשות ריקבון.

כתוצאה מתגובות כימיות נוצרים מחלבון אמוניה, חומצות שומן נדיפות, פחמן דו חמצני, חומצות הידרוקסיות, אלכוהול, אמינים, סקטול, אינדול, מימן גופרתי, מרקפטנים. חלק מהתרכובות המכילות חנקן שנוצרות כתוצאה מהתפרקות הן רעילות.

אם נפנה שוב לרשימת הסימנים שלנו לתגובה כימית, נמצא רבים מהם גם במקרה זה. בפרט, יש חומר ראשוני, מגיב, תוצרי תגובה. מבין המאפיינים האופייניים, נציין שחרור של חום, גזים (ריח חזק), שינוי בצבע.

למחזור החומרים בטבע, הריקבון חשוב מאוד: הוא מאפשר לעבד חלבונים של אורגניזמים מתים לתרכובות המתאימות לספיגה בצמחים. והמעגל מתחיל מחדש.

אני בטוח ששמתם לב כמה קל לנשום בקיץ אחרי סופת רעמים. והאוויר גם הופך רענן במיוחד ומקבל ריח אופייני. בכל פעם לאחר סופת רעמים קיצית, ניתן לצפות בתופעה כימית נוספת הנפוצה בטבע - היווצרות אוזון.

אוזון (O 3) בצורתו הטהורה הוא גז כחול. בטבע, הריכוז הגבוה ביותר של אוזון נמצא באטמוספרה העליונה. שם הוא משמש כמגן לכוכב הלכת שלנו. מה שמגן עליו מקרינת השמש מהחלל ואינו מאפשר לכדור הארץ להתקרר, שכן הוא גם סופג את קרינת האינפרה האדומה שלו.

בטבע, האוזון נוצר בעיקר עקב הקרנת האוויר עם הקרניים האולטרה סגולות של השמש (3O 2 + אור UV → 2O 3). וגם עם פריקות חשמליות של ברק בזמן סופת רעמים.

בסופת רעמים, בהשפעת ברק, חלק ממולקולות החמצן מתפרק לאטומים, חמצן מולקולרי ואטומי מתאחדים ונוצר O 3.

לכן אנו חשים רעננות מיוחדת לאחר סופת רעמים, אנו נושמים בקלות רבה יותר, האוויר נראה שקוף יותר. העובדה היא שאוזון הוא חומר חמצון חזק הרבה יותר מחמצן. ובריכוז קטן (כמו אחרי סופת רעמים) בטוח. ואפילו שימושי, כי הוא מפרק חומרים מזיקים באוויר. למעשה, זה מחטא אותו.

עם זאת, במינונים גדולים, האוזון מסוכן מאוד לאנשים, לבעלי חיים ואפילו לצמחים, עבורם הוא רעיל.

אגב, תכונות החיטוי של האוזון המתקבלות במעבדה נמצאות בשימוש נרחב לאוזון מים, הגנה על מוצרים מפני קלקול, ברפואה ובקוסמטולוגיה.

כמובן, זו אינה רשימה מלאה של תופעות כימיות מדהימות בטבע שהופכות את החיים על הפלנטה לכל כך מגוונים ויפים. אתה יכול ללמוד עליהם יותר אם תסתכל מסביב בזהירות ותשמור על אוזניים פקוחות. יש הרבה תופעות מדהימות מסביב שרק מחכות שתתעניינו בהן.

תופעות כימיות בחיי היומיום

אלה כוללים את אלה שניתן לראות בחיי היומיום של האדם המודרני. חלקם די פשוטים ומובנים מאליהם, כל אחד יכול לצפות בהם במטבח שלו: למשל, בישול תה. עלי התה המחוממים במים רותחים משנים את תכונותיהם, וכתוצאה מכך גם הרכב המים משתנה: הם מקבלים צבע, טעם ותכונות שונות. כלומר מתקבל חומר חדש.

אם יוצקים סוכר לאותו תה, כתוצאה מתגובה כימית, תתקבל תמיסה, שתהיה לה שוב סט של מאפיינים חדשים. קודם כל, חדש, מתוק, טעם.

בעזרת הדוגמה של חליטת תה חזקה (מרוכזת), אתה יכול לבצע ניסוי נוסף באופן עצמאי: להבהיר תה עם פרוסת לימון. בשל החומצות הכלולות במיץ הלימון, הנוזל ישנה שוב את הרכבו.

באילו עוד תופעות אתה יכול לראות בחיי היומיום? לדוגמה, תופעות כימיות כוללות את התהליך שריפת דלק במנוע.

כדי לפשט, ניתן לתאר את התגובה של שריפת דלק במנוע באופן הבא: חמצן + דלק = מים + פחמן דו חמצני.

באופן כללי, מתרחשות מספר תגובות בתא של מנוע בעירה פנימית, שבה מעורבים דלק (פחמימנים), אוויר וניצוץ הצתה. או ליתר דיוק, לא רק דלק - תערובת דלק-אוויר של פחמימנים, חמצן, חנקן. לפני ההצתה, התערובת נדחסת ומחוממת.

בעירה של התערובת מתרחשת בשבריר שנייה, כתוצאה מכך, הקשר בין אטומי המימן לפחמן נהרס. בשל כך, כמות גדולה של אנרגיה משתחררת, אשר מפעילה את הבוכנה, וזה - גל הארכובה.

לאחר מכן, אטומי מימן ופחמן מתחברים עם אטומי חמצן, נוצרים מים ופחמן דו חמצני.

באופן אידיאלי, התגובה של בעירה מלאה של דלק צריכה להיראות כך: C n H 2n+2 + (1.5נ+0,5) O 2 = נַגָד 2 + (נ+1) ח 2 O. במציאות, מנועי בעירה פנימית אינם כל כך יעילים. נניח שאם החמצן אינו מספיק במהלך התגובה, נוצר CO כתוצאה מהתגובה. ועם מחסור גדול יותר בחמצן, נוצר פיח (C).

היווצרות פלאק על מתכותכתוצאה מחמצון (חלודה על ברזל, פטינה על נחושת, התכהות כסף) - גם מקטגוריית התופעות הכימיות הביתיות.

ניקח ברזל כדוגמה. חלודה (חמצון) מתרחשת בהשפעת לחות (לחות אוויר, מגע ישיר עם מים). התוצאה של תהליך זה היא ברזל הידרוקסיד Fe 2 O 3 (ליתר דיוק, Fe 2 O 3 * H 2 O). אתה עשוי לראות את זה כציפוי רופף, מחוספס, כתום או חום-אדמדם על פני השטח של מוצרי מתכת.

דוגמה נוספת היא הציפוי הירוק (פטינה) על פני השטח של פריטי נחושת וברונזה. הוא נוצר לאורך זמן בהשפעת חמצן ולחות אטמוספריים: 2Cu + O 2 + H 2 O + CO 2 \u003d Cu 2 CO 5 H 2 (או CuCO 3 * Cu (OH) 2). קרבונט הנחושת הבסיסי שנוצר נמצא בטבע גם בצורת המינרל מלכיט.

ודוגמה נוספת לתגובה חמצונית איטית של מתכת בתנאים ביתיים היא היווצרות של ציפוי כהה של כסף גופרתי Ag 2 S על פני השטח של פריטי כסף: תכשיטים, סכו"ם וכו'.

את ה"אחריות" להתרחשותו נושאים חלקיקי גופרית, הנמצאים בצורה של מימן גופרתי באוויר שאנו נושמים. כסף יכול גם להתכהות במגע עם מזונות המכילים גופרית (ביצים, למשל). התגובה נראית כך: 4Ag + 2H 2 S + O 2 = 2Ag 2 S + 2H 2 O.

בוא נחזור למטבח. כאן אתה יכול לשקול עוד כמה תופעות כימיות מעניינות: היווצרות אבנית בקומקוםאחד מהם.

בתנאים ביתיים, אין מים טהורים מבחינה כימית, מלחי מתכת וחומרים אחרים מומסים בהם תמיד בריכוזים שונים. אם המים רוויים במלחי סידן ומגנזיום (הידרוקרבונטים), זה נקרא קשה. ככל שריכוז המלח גבוה יותר, המים קשים יותר.

כאשר מים כאלה מחוממים, המלחים הללו עוברים פירוק לפחמן דו חמצני ומשקע בלתי מסיס (CaCO 3 ומ"גCO 3). אתה יכול לראות משקעים מוצקים אלה על ידי התבוננות לתוך הקומקום (וגם על ידי התבוננות בגופי החימום של מכונות כביסה, מדיחי כלים ומגהצים).

בנוסף לסידן ומגנזיום (שממנו נוצרת אבנית קרבונט), ברזל קיים לרוב גם במים. במהלך התגובות הכימיות של הידרוליזה וחמצון, נוצרים ממנו הידרוקסידים.

אגב, כשאתה עומד להיפטר מאבנית בקומקום, אתה יכול לראות עוד דוגמה לכימיה משעשעת בחיי היומיום: חומץ שולחני רגיל וחומצת לימון מסתדרים היטב עם משקעים. קומקום עם תמיסה של חומץ / חומצת לימון ומים רותח ולאחר מכן האבנית נעלמת.

ובלי תופעה כימית נוספת, לא יהיו פשטידות ולחמניות טעימות של אמא: אנחנו מדברים על סודה לכיבוי עם חומץ.

כאשר אמא מכבה סודה בכף עם חומץ, מתרחשת התגובה הבאה: NaHCO 3 + Cח 3 COOH=CH 3 COONa + ח 2 O + שיתוף 2 . הפחמן הדו חמצני שנוצר נוטה לעזוב את הבצק - ובכך משנה את המבנה שלו, הופך אותו לנקבובי ורפוי.

אגב, את יכולה להגיד לאמא שלך שאין צורך בכלל לכבות את הסודה - היא תגיב בכל מקרה כשהבצק ייכנס לתנור. התגובה, לעומת זאת, תהיה קצת יותר גרועה מאשר כשהסודה מרווה. אבל בטמפרטורה של 60 מעלות (ורצוי 200), סודה מתפרקת לנתרן קרבונט, מים ואותו פחמן דו חמצני. נכון, הטעם של פשטידות ולחמניות מוכנות עשוי להיות גרוע יותר.

רשימת התופעות הכימיות הביתיות מרשימה לא פחות מרשימת התופעות הללו בטבע. בזכותם יש לנו כבישים (הכנת אספלט היא תופעה כימית), בתים (שריפת לבנים), בדים יפים לבגדים (צביעה). אם חושבים על זה, מתברר בבירור עד כמה מדע הכימיה הוא רב פנים ומעניין. וכמה תועלת אפשר להפיק מהבנת חוקיה.

בין שלל התופעות שהמציאו הטבע והאדם, ישנן מיוחדות שקשה לתאר ולהסביר. הם כוללים גם מים בוערים. איך זה יכול להיות, אתם שואלים, כי מים לא נשרפים, הם מכבים אש? איך היא יכולה להישרף? והנה העניין.

שריפת מים היא תופעה כימית, שבו קשרי חמצן-מימן נשברים במים עם תערובת של מלחים בהשפעת גלי רדיו. התוצאה היא חמצן ומימן. וכמובן, לא המים עצמם בוערים, אלא המימן.

במקביל, הוא מגיע לטמפרטורת בעירה גבוהה מאוד (יותר מאלף וחצי מעלות), בתוספת מים נוצרים שוב במהלך התגובה.

תופעה זו מעניינת כבר זמן רב מדענים שחולמים ללמוד כיצד להשתמש במים כדלק. למשל, עבור מכוניות. עד כה, מדובר במשהו מתחום הפנטזיה, אבל מי יודע מה יצליחו המדענים להמציא בקרוב מאוד. אחד הבעיות העיקריות הוא שכאשר מים נשרפים, משתחררת יותר אנרגיה ממה שמושקע בתגובה.

אגב, משהו דומה ניתן לראות בטבע. לפי תיאוריה אחת, גלים בודדים גדולים, המופיעים כאילו משום מקום, הם למעשה תוצאה של פיצוץ מימן. האלקטרוליזה של מים, המובילה אליו, מתבצעת עקב חדירת פריקות חשמליות (ברק) על פני המים המלוחים של הים והאוקיינוסים.

אבל לא רק במים, אלא גם ביבשה, אפשר לראות תופעות כימיות מדהימות. אם הייתה לכם הזדמנות לבקר במערה טבעית, בוודאי הייתם יכולים לראות "נטיפי קרח" טבעיים מוזרים ויפים תלויים מהתקרה - נטיפים.כיצד ומדוע הם מופיעים מוסבר על ידי תופעה כימית מעניינת נוספת.

כימאי, שמתבונן בנטיפים, רואה, כמובן, לא נטיפי קרח, אלא סידן פחמתי CaCO 3. הבסיס להיווצרותו הוא ביוב, אבן גיר טבעית, והנטיף עצמו נבנה עקב משקעים של סידן פחמתי (צמיחת מטה) וכוח ההידבקות של אטומים בסריג הגביש (גדילה ברוחב).

אגב, תצורות דומות יכולות לעלות מהרצפה לתקרה - הם נקראים זקיפים. ואם נטיפים וזקיפים נפגשים ומתלכדים לעמודים מוצקים, הם מקבלים שם מקפאה.

סיכום

הרבה תופעות כימיות מדהימות, יפות וגם מסוכנות ומפחידות מתרחשות בעולם מדי יום. מרבים, אנשים למדו להפיק תועלת: הם יוצרים חומרי בניין, מבשלים אוכל, גורמים לכלי רכב לנסוע למרחקים רבים ועוד ועוד.

ללא תופעות כימיות רבות, קיומם של חיים על פני כדור הארץ לא היה אפשרי: ללא שכבת האוזון, אנשים, בעלי חיים, צמחים לא היו שורדים בגלל הקרניים האולטרה סגולות. ללא פוטוסינתזה של צמחים, לבעלי חיים ולאנשים לא יהיה מה לנשום, וללא התגובות הכימיות של הנשימה, הנושא הזה לא יהיה רלוונטי כלל.

התסיסה מאפשרת לבשל מזון, והתופעה הכימית הדומה של ריקבון מפרקת חלבונים לתרכובות פשוטות יותר ומחזירה אותם למעגל החומרים בטבע.

גם היווצרות תחמוצת בעת חימום נחושת, מלווה בזוהר עז, שריפת מגנזיום, המסת סוכר ועוד, נחשבות לתופעות כימיות. ומצא להם שימוש שימושי.

blog.site, עם העתקה מלאה או חלקית של החומר, נדרש קישור למקור.

תאריך פרסום 01/08/2013 18:41

העולם סביבנו, על כל העושר והמגוון שבו, חי על פי חוקים שקל למדי להסביר אותם בעזרת מדעים כמו פיזיקה וכימיה. ואפילו חייו של אורגניזם מורכב כל כך כאדם מבוססים על לא יותר מאשר תופעות ותהליכים כימיים.

הגדרות ודוגמאות לתופעות כימיות

דוגמה אלמנטרית היא קומקום שהועלה באש. לאחר זמן מה, המים יתחילו להתחמם, ואז ירתחו. נשמע שריקה אופיינית, סילוני קיטור יעופו מצוואר הקומקום. מאיפה זה בא, כי זה לא היה במקור בכלים! כן, אבל מים, בטמפרטורה מסוימת, מתחילים להפוך לגז, משנים את מצבם הפיזי מנוזל לגזי. הָהֵן. הם נשארו אותם מים, רק עכשיו בצורת קיטור. זו תופעה פיזיקלית.

ונראה תופעות כימיות אם נשים שקית של עלי תה במים רותחים. מים בכוס או בכלי אחר יהפכו לאדום-חום. תתרחש תגובה כימית: בהשפעת החום, עלי התה יתחילו להעלות אדים, ולשחרר פיגמנטים צבעוניים ותכונות טעם הגלומות בצמח זה. נקבל חומר חדש - משקה בעל מאפייני איכות ספציפיים וייחודיים. אם נוסיף שם כמה כפות סוכר, הוא יתמוסס (תגובה פיזית), והתה יהפוך למתוק (תגובה כימית). לפיכך, תופעות פיזיקליות וכימיות קשורות לעתים קרובות ותלויות זו בזו. לדוגמה, אם אותה שקית תה מונחת במים קרים, לא תתרחש תגובה, עלי תה ומים לא יתקשרו, וגם הסוכר לא ירצה להתמוסס.

לפיכך, תופעות כימיות הן כאלה שבהן חומרים מסוימים הופכים לאחרים (מים לתה, מים לסירופ, עצי הסקה לאפר וכו') אחרת, תופעה כימית נקראת תגובה כימית.

תופעות פיזיקליות נקראות תופעות שבהן ההרכב הכימי של חומר נשאר זהה, אך מצב הצבירה, גודל הגוף, הצורה וכו' משתנה. (מעיין מעוות, מים קפואים לקרח, ענף עץ שבור לשניים).

תנאים להתרחשות ומהלך של תופעות כימיות

אנו יכולים לשפוט אם תופעות כימיות ופיזיקליות מתרחשות לפי סימנים ושינויים מסוימים הנצפים בגוף או בחומר מסוים. לכן, רוב התגובות הכימיות מלוות ב"סימני הזיהוי" הבאים:

כתוצאה או במהלך משקעים כאלה;

יש שינוי בצבע החומר;

גז יכול להשתחרר, למשל, פחמן חד חמצני במהלך הבעירה;

יש ספיגה או, להיפך, שחרור של חום;

פליטת אור אפשרית.

על מנת שניתן יהיה לצפות בתופעות כימיות, כלומר. מתרחשות תגובות, יש צורך בתנאים מסוימים:

החומרים המגיבים חייבים להיות במגע, להיות במגע זה עם זה (כלומר, יש לשפוך את אותם עלי תה לספל מים רותחים);

עדיף לטחון את החומרים, ואז התגובה תתקדם מהר יותר, האינטראקציה תתרחש מוקדם יותר (סביר יותר שסוכר-חול יתמוסס, יימס במים חמים מאשר גבשושי);

על מנת שיתרחשו תגובות רבות, יש צורך לשנות את משטר הטמפרטורה של הרכיבים המגיבים, לקרר או לחמם אותם לטמפרטורה מסוימת.

ניתן לצפות בתופעה הכימית באופן אמפירי. אבל אתה יכול לתאר את זה על נייר באמצעות משוואה כימית (המשוואה של תגובה כימית).

חלק מהתנאים הללו פועלים גם להתרחשות של תופעות פיזיקליות, למשל, שינוי בטמפרטורה או מגע ישיר של עצמים, גופים זה עם זה. לדוגמה, אם אתה מכה את ראש המסמר חזק מספיק עם פטיש, הוא יכול לעוות, לאבד את צורתו הרגילה. אבל היא תישאר ראש מסמר. לחלופין, כאשר אתה מדליק את המנורה החשמלית ברשת, חוט הטונגסטן שבתוכה יתחיל להתחמם ולהאיר. עם זאת, החומר ממנו עשוי החוט יישאר אותו טונגסטן.

התיאור של תהליכים ותופעות פיזיקליים מתרחש באמצעות נוסחאות פיזיקליות, פתרון בעיות פיזיקליות.

לאחרון 200 שנות אנושיותחקר את התכונות של חומרים טוב יותר מאשר בכל ההיסטוריה של התפתחות הכימיה. מטבע הדברים, גם מספר החומרים גדל במהירות, הדבר נובע בעיקר מפיתוח שיטות שונות להשגת חומרים.

בחיי היומיום אנו נתקלים בחומרים רבים. ביניהם מים, ברזל, אלומיניום, פלסטיק, סודה, מלח ועוד רבים אחרים.

חומרים הקיימים בטבע, כמו חמצן וחנקן הכלולים באוויר, חומרים מומסים במים ובעלי מקור טבעי, נקראים חומרים טבעיים.

אלומיניום, אבץ, אצטון, סיד, סבון, אספירין, פוליאתילן וחומרים רבים אחרים אינם קיימים בטבע. הם מתקבלים במעבדה ומיוצרים על ידי התעשייה. חומרים מלאכותיים אינם קיימים בטבע, הם נוצרים מחומרים טבעיים.

חלק מהחומרים הקיימים בטבע ניתן להשיג גם במעבדה כימית. אז, כאשר אשלגן פרמנגנט מחומם, חמצן משתחרר, וכאשר הגיר מחומם - פחמן דו חמצני.מדענים למדו איך להפוך גרפיט ליהלום, לגדל גבישים של אודם, ספיר ומלכיט.

אז, יחד עם חומרים ממקור טבעי, יש מגוון עצום של חומרים שנוצרו באופן מלאכותי שאינם נמצאים בטבע. חומרים שאינם מצויים בטבע מיוצרים במפעלים שונים: מפעלים, מפעלים, קומבינות וכו'.

בתנאי מיצוי המשאבים הטבעיים של הפלנטה שלנו עומדים כעת בפני כימאים משימה חשובה: לפתח וליישם שיטות שבאמצעותן ניתן להשיג באופן מלאכותי, במעבדה או בייצור תעשייתי, חומרים שהם אנלוגים לחומרים טבעיים. לדוגמה, עתודות דלק מאובנים בטבע אוזלות.

יכול להיות שיבוא זמן שבו נפט וגז טבעי ייגמרו. כבר עכשיו מפותחים סוגים חדשים של דלק שיהיו יעילים באותה מידה, אך לא יזהמו את הסביבה. עד כה, האנושות למדה להשיג באופן מלאכותי אבנים יקרות שונות, כגון יהלומים, אמרלדים, ברילים.

מצב מצטבר של חומר

חומרים יכולים להתקיים בכמה מצבי צבירה, שלושה מהם אתה מכיר: מוצק, נוזלי, גזי. לדוגמה, מים בטבע קיימים בכל שלושת מצבי הצבירה: מוצק (בצורת קרח ושלג), נוזלי (מים נוזליים) וגזים (אדי מים).

ידועים חומרים שאינם יכולים להתקיים בתנאים רגילים בכל שלושת מצבי הצבירה. דוגמה לכך היא פחמן דו חמצני. בטמפרטורת החדר, זהו גז חסר ריח וצבע. ב-79 מעלות צלזיוסחומר זה "קופא" ועובר למצב מוצק של צבירה. השם הביתי (הטריוויאלי) לחומר כזה הוא "קרח יבש". שם זה ניתן לחומר זה בשל העובדה ש"קרח יבש" הופך לפחמן דו חמצני ללא נמס, כלומר מבלי לעבור למצב צבירה נוזלי, הקיים למשל במים.

לפיכך, ניתן להסיק מסקנה חשובה.כאשר חומר עובר ממצב צבירה אחד לאחר, הוא אינו משתנה לחומרים אחרים. עצם התהליך של שינוי כלשהו, ​​טרנספורמציה, נקרא תופעה.

תופעות פיזיקליות. תכונות פיזיקליות של חומרים.

תופעות שבהן חומרים משנים את מצב הצבירה, אך אינם הופכים לחומרים אחרים, נקראות פיזיקליות.

לכל חומר בודד יש תכונות מסוימות. תכונות החומרים יכולות להיות שונות או דומות זו לזו. כל חומר מתואר באמצעות סט של תכונות פיזיקליות וכימיות.

ניקח מים כדוגמה. מים קופאים והופכים לקרח בטמפרטורה של 0°C, רותחים והופכים לאדים בטמפרטורה של +100°C. תופעות אלו הן פיזיקליות, מכיוון שהמים לא הפכו לחומרים אחרים, מתרחש רק שינוי במצב הצבירה. נקודות הקפאה ורתיחה אלו הן תכונות פיזיקליות ספציפיות למים.

התכונות של חומרים שנקבעות על ידי מדידות או חזותית בהעדר הפיכה של חומרים מסוימים לאחרים נקראות פיזיקליות

אידוי של אלכוהול, כמו אידוי של מים- תופעות פיזיקליות, חומרים בו זמנית משנים את מצב הצבירה. לאחר הניסוי ניתן לוודא שאלכוהול מתנדף מהר יותר ממים – אלו התכונות הפיזיקליות של החומרים הללו.

התכונות הפיזיקליות העיקריות של חומרים כוללות את הדברים הבאים: מצב צבירה, צבע, ריח, מסיסות במים, צפיפות, נקודת רתיחה, נקודת התכה, מוליכות תרמית, מוליכות חשמלית.

תכונות פיזיקליות כגון צבע, ריח, טעם, צורה של גבישים ניתנות לקביעה ויזואלית, באמצעות החושים, וצפיפות, מוליכות חשמלית, נקודות התכה ורתיחה נקבעות על ידי מדידה. מידע על התכונות הפיזיקליות של חומרים רבים נאסף בספרות מיוחדת, למשל, בספרי עיון.

התכונות הפיזיקליות של חומר תלויות במצב הצבירה שלו. לדוגמה, הצפיפות של קרח, מים ואדי מים שונה. חמצן גזי הוא חסר צבע, וחמצן נוזלי הוא כחול.

הכרת תכונות פיזיקליות עוזרת "להכיר" הרבה חומרים. לדוגמה, נְחוֹשֶׁת- המתכת האדומה היחידה. רק למלח שולחני יש טעם מלוח. יוֹד- מוצק כמעט שחור שהופך לאדי סגול בחימום. ברוב המקרים, כדי להגדיר חומר, יש לקחת בחשבון כמה מתכונותיו.

כדוגמה, אנו מאפיינים את התכונות הפיזיקליות של מים:

• צבע - חסר צבע (בנפח קטן)
• ריח - חסר ריח
• מצב צבירה - בתנאים רגילים, נוזל
• צפיפות - 1 גרם / מ"ל,
• נקודת רתיחה - +100 מעלות צלזיוס
• נקודת התכה - 0°С
• מוליכות תרמית - נמוכה
• מוליכות חשמלית - מים טהורים אינם מוליכים חשמל

חומרים גבישיים ואמורפיים

כאשר מתארים את התכונות הפיזיקליות של מוצקים, נהוג לתאר את מבנה החומר. אם תסתכלו על מדגם של מלח שולחן מתחת לזכוכית מגדלת, תבחינו שהמלח מורכב מגבישים זעירים רבים. גבישים גדולים מאוד ניתן למצוא גם במשקעי מלח.

גבישים הם גופים מוצקים בעלי צורה של פוליהדרה רגילה.

גבישים יכולים להיות בצורות וגדלים שונים. גבישים של חומרים מסוימים, כגון שולחן מלח – שביר, קל לשבור. יש גבישים די קשים. לדוגמה, אחד המינרלים הקשים ביותר הוא יהלום.

אם תסתכלו על גבישי מלח תחת מיקרוסקופ, תבחינו שלכולם יש מבנה דומה. אם ניקח בחשבון, למשל, חלקיקי זכוכית, אז לכולם יהיה מבנה שונה - חומרים כאלה נקראים אמורפיים. חומרים אמורפיים כוללים זכוכית, עמילן, ענבר, שעוות דבורים.

חומרים אמורפיים - חומרים שאין להם מבנה גבישי

תופעות כימיות. תגובה כימית.

אם, בתופעות פיזיקליות, חומרים, ככלל, רק משנים את מצב הצבירה, אז בתופעות כימיות, חומרים מסוימים הופכים לחומרים אחרים.

הנה כמה דוגמאות פשוטות:שריפת הגפרור מלווה בחריכת עץ ושחרור חומרים גזים, כלומר מתרחשת טרנספורמציה בלתי הפיכה של עץ לחומרים אחרים.

דוגמה אחרת:עם הזמן, פסלי ברונזה מתכסים בציפוי ירוק. הסיבה לכך היא שהברונזה מכילה נחושת. מתכת זו מקיימת אינטראקציה איטית עם חמצן, פחמן דו חמצני ולחות אוויר, כתוצאה מכך נוצרים חומרים ירוקים חדשים על פני הפסל.

תופעות כימיות - תופעות של הפיכת חומר אחד למשנהו

תהליך האינטראקציה של חומרים עם יצירת חומרים חדשים נקרא תגובה כימית. תגובות כימיות מתרחשות מסביבנו. תגובות כימיות מתרחשות בעצמנו. בגופנו מתרחשות כל הזמן טרנספורמציות של חומרים רבים, חומרים מגיבים זה עם זה ויוצרים תוצרי תגובה. כך, בתגובה כימית יש תמיד חומרים מגיבים, וחומרים הנוצרים כתוצאה מהתגובה.

• תגובה כימית- תהליך האינטראקציה של חומרים, כתוצאה ממנו נוצרים חומרים חדשים בעלי תכונות חדשות
• ריאגנטים- חומרים הנכנסים לתגובה כימית
• מוצרים- חומרים הנוצרים כתוצאה מתגובה כימית

תגובה כימית מיוצגת במונחים כלליים על ידי סכימת תגובה
ריאגנטים -> מוצרים

איפה ריאגנטים- חומרים ראשוניים שנלקחו לתגובה; מוצרים- חומרים חדשים שנוצרו כתוצאה מהתגובה.

כל תופעות כימיות (תגובות) מלוות בסימנים מסוימים, בעזרתם ניתן להבחין בין תופעות כימיות לתופעות פיזיקליות. סימנים כאלה כוללים שינוי בצבע החומרים, שחרור גז, יצירת משקעים, שחרור חום ופליטת אור.

תגובות כימיות רבות מלוות בשחרור אנרגיה בצורת חום ואור. ככלל, תופעות כאלה מלוות בתגובות בעירה. בתגובות בעירה באוויר, חומרים מגיבים עם חמצן הכלול באוויר. כך, למשל, מתכת מגנזיום מתלקחת ונשרפת באוויר בלהבה מסנוורת בוהקת. לכן נעשה שימוש בפלאש מגנזיום ליצירת צילומים במחצית הראשונה של המאה העשרים.

במקרים מסוימים, ניתן לשחרר אנרגיה בצורה של אור, אך ללא שחרור חום.אחד ממיני הפלנקטון השקט מסוגל לפלוט אור כחול בוהק, הנראה בבירור בחושך. שחרור אנרגיה בצורת אור הוא תוצאה של תגובה כימית המתרחשת באורגניזמים של פלנקטון מסוג זה.

סך הכל

• ישנן שתי קבוצות גדולות של חומרים: חומרים טבעיים ו
  מקור מלאכותי
• בתנאים רגילים, חומרים יכולים להיות בשלושה מצבי צבירה
• מאפיינים של חומרים שנקבעים על ידי מדידות או ויזואלית במהלך
  היעדר ההמרה של חומר אחד למשנהו, נקרא פיזיקלי
• גבישים הם גופים מוצקים בעלי צורה של פוליהדרה רגילה.
• חומרים אמורפיים - חומרים שאין להם מבנה גבישי
• תופעות כימיות - תופעות של הפיכת חומר אחד למשנהו
• ריאגנטים הם חומרים הנכנסים לתגובה כימית.
• מוצרים - חומרים הנוצרים כתוצאה מתגובה כימית
• תגובות כימיות עשויות להיות מלוות בהתפתחות של גז, משקעים, חום,
  סווטה; שינוי צבע של חומרים
• בעירה היא תהליך פיזיקוכימי מורכב של טרנספורמציה של ההתחלה
  חומרים לתוך תוצרי בעירה במהלך תגובה כימית, מלווה
  שחרור אינטנסיבי של חום ואור (להבה)

תופעות פיזיקליות וכימיות

על ידי עריכת ניסויים ותצפיות, אנו משוכנעים שחומרים יכולים להשתנות.

שינויים בחומרים שאינם מובילים להיווצרות חומרים חדשים (בעלי תכונות שונות) נקראים תופעות פיזיקליות.

1. מים כשהוא מחומם, הוא יכול להפוך לאדים, וכשהוא מתקרר - לתוך הקרח .

2.אורך חוטי נחושת שינויים בקיץ ובחורף: עולה עם החימום ויורד עם הקירור.

3.כרך האוויר בבלון מתגבר בחדר חם.

שינויים התרחשו עם חומרים, אבל באותו זמן מים נשארו מים, נחושת - נחושת, אוויר - אוויר.

חומרים חדשים, למרות השינויים שלהם, לא נוצרו.

חוויה

1. אנחנו סוגרים את המבחנה עם פקק עם צינור מוכנס לתוכה

2. טובלים את קצה הצינור בכוס מים. מחממים את המבחנה ביד. נפח האוויר בו גדל, וחלק מהאוויר מהמבחנה נכנס לכוס מים (בועות אוויר משתחררות).

3. כאשר הצינור מתקרר, נפח האוויר יורד ומים נכנסים לצינור.

סיכום. שינויים בנפח האוויר הם תופעה פיזיקלית.

משימות

תן 1-2 דוגמאות לשינויים המתרחשים עם חומרים שניתן לכנותם תופעה פיזיקלית. כתוב דוגמאות במחברת שלך.

תופעה כימית (תגובה) - תופעה שבה נוצרים חומרים חדשים.

איך אתה יכול לדעת מה קרה תגובה כימית ? משקעים מתרחשים במהלך כמה תגובות כימיות. סימנים נוספים הם שינוי בצבע החומר המקורי, שינוי בטעמו, שחרור גז, שחרור או בליעה של חום ואור.

ראה בטבלה דוגמאות לתגובות כאלה.

סימנים של תגובות כימיות
שינוי צבע החומר המקורי	שינוי הטעם של החומר המקורי	מִשׁקָע	אבולוציה של גז	הופעת ריח

תְגוּבָה	סִימָן
	שינוי צבע
	שינוי טעם
	אבולוציה של גז

תגובות כימיות שונות מתרחשות ללא הרף בטבע החי והדומם. האורגניזם שלנו הוא גם מפעל אמיתי של טרנספורמציות כימיות של חומרים מסוימים לאחרים.

בואו נסתכל על כמה תגובות כימיות.

לא ניתן לבצע ניסויים באש לבד !!!

ניסיון 1

החזיקו מעל האש חתיכת לחם לבן המכילה חומרים אורגניים.

צופה:

1. חריכה, כלומר שינוי בצבע;

2. הופעת ריח.

סיכום . התרחשה תופעה כימית (נוצר חומר חדש - פחם)

ניסיון 2

מכינים כוס עמילן. מוסיפים מעט מים, מערבבים. ואז טיפה של תמיסת יוד.

אנו רואים סימן של התגובה: שינוי בצבע (עמילן כחול)

סיכום. התרחשה תגובה כימית. העמילן הפך לחומר אחר.

ניסיון 3

1. מדללים כמות קטנה של סודה לשתייה בכוס.

2. מוסיפים שם כמה טיפות חומץ (אפשר לקחת מיץ לימון או תמיסה של חומצת לימון).

שימו לב לשחרור בועות גז.

סיכום. התפתחות גזים היא אחד הסימנים של תגובה כימית.

כמה תגובות כימיות מלוות בשחרור חום.

משימות

מניחים כמה חתיכות של תפוחי אדמה נאים בצנצנת זכוכית (או כוס). הוסף להם מי חמצן מערך העזרה הראשונה שלך. הסבירו כיצד ניתן לדעת שהתרחשה תגובה כימית.